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EVALUACIÓN DE ALGUNAS PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE UN

SUELO AERIC TROPIC FLUVAQUENTS SOMETIDO A DIFERENTES

TIEMPOS DE USOS EN EL SISTEMA FRÍJOL VOLUBLE (Phaseolus vulgaris)

CON RELEVO MAÍZ (Zea mays).

ADRIANA DEL SOCORRO GUERRA ACOSTA

UNIVERSIDAD DE NARIÑO

MAESTRÍA EN CIENCIAS AGRARIAS

ÉNFASIS EN PRODUCCIÓN DE CULTIVOS

SAN JUAN DE PASTO

2014

2

EVALUACIÓN DE ALGUNAS PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE UN

SUELO AERIC TROPIC FLUVAQUENTS SOMETIDO A DIFERENTES

TIEMPOS DE USOS EN EL SISTEMA FRÍJOL VOLUBLE (Phaseolus vulgaris )

CON RELEVO MAÍZ (Zea mays).

ADRIANA DEL SOCORRO GUERRA ACOSTA

TESIS DE GRADO

Director de la tesis

MARCO HUGO RUIZ ERASO I.A. M.Sc. Ph.D

UNIVERSIDAD DE NARIÑO

MAESTRÍA EN CIENCIAS AGRARIAS

ÉNFASIS EN PRODUCCIÓN DE CULTIVOS

SAN JUAN DE PASTO

2014

3

NOTA DE ACEPTACIÓN

__________________________

HERNÁN BURBANO I.A. M.Sc.

Jurado delegado

____________________________

AMANDA SILVA PARRA I.A. M.Sc. Ph.D

Jurado

____________________________

MARINO RODRÍGUEZ I.A. M.Sc.

Jurado

_____________________________________________

MARCO HUGO RUIZ ERASO I.A. M.Sc. Ph.D

Director

San Juan de Pasto, Junio de 2014

4

“Las ideas y conclusiones aportadas en el trabajo de grado son

responsabilidad de los autores”

Artículo 1º de Acuerdo Nº 324 de octubre 11 de 1966 emanado por el

Honorable Consejo Directivo de la Universidad de Nariño.

5

Dedicatoria

Gracias a Dios, por todo lo que me ha dado en la vida

Gracias a mi Esposo Nairo Eduardo y mis hijos Natalia A y José David que son el

motor para seguir adelante

Gracias a mis padres Aura Teresa y José Oliver, a mis hermanas Gladys, Lida,

Silvia y mis sobrinos por su apoyo incondicional

Gracias a la familia Cuellar Ceballos porque fueron el pilar para que este logro se

diera.

A mis amigas Maribel Acosta y Pilar Mora por todo el apoyo que me dieron en los

momentos difíciles

6

AGRADECIMIENTOS

La investigadora, expresa sus agradecimientos por el apoyo recibido durante la

planeación, ejecución y evaluación del trabajo de investigación a las siguientes

personas y grupos:

Al doctor Marco Hugo Ruiz Eraso director del trabajo de investigación, por sus

invaluables aportes de sus conocimientos, dedicación y apoyo en todo el proceso

investigativo.

Al Instituto Tecnológico del Putumayo, por su apoyo económico para el proceso de

formación docente.

A la especialista Pilar Mora Vanegas docente del Instituto Tecnológico del

Putumayo, por haber facilitado la información necesaria para el proceso

estadístico del proyecto.

Al magister Jorge Vélez docente del programa de ingeniería agroforestal de

Universidad de Nariño, por su colaboración en el proceso estadístico del proyecto.

Al doctor Hernando Criollo Escobar, por su apoyo en el proceso estadístico final

del proyecto.

A los agricultores de municipio de Sibundoy por brindarme la oportunidad de

realizar el proyecto de investigación

A los profesionales de los laboratorios de química de suelos María del Rosario

Carreño, física de suelos Hernán David Mena, e hidráulica Roberto García de la

Universidad de Nariño.

Y a todas las personas que de una u otra manera, contribuyeron en este proceso

investigativo.

7

CONTENIDO

pág.

RESUMEN 12

1. INTRODUCCIÓN 16

2. OBJETIVOS 17

2.1 OBJETIVO GENERAL 17

3. MARCO TEÓRICO 18

3.1 DEGRADACIÓN DE LOS SUELOS BAJO USO INTENSIVO 18

3.2. LOS MONOCULTIVOS Y LA INFLUENCIA SOBRE EL SUELO 20

3.3 DEGRADACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS DEL SUELO 21

3.4. DEGRADACIÓN DE LAS PROPIEDADES QUÍMICAS DEL SUELO 23

3.4.1 Evaluación de algunas propiedades químicas. 23

3.5 CARACTERÍSTICAS DE LOS SUELOS DEL MUNICIPIO DE SIBUNDOY Y DE LA ZONA DE ESTUDIO 25

4. METODOLÓGICA PROPUESTA 27

4.1 LOCALIZACIÓN 27

4.2 DESCRIPCIÓN DE LOS TRATAMIENTOS 28

4.3 MUESTREO 29

4.4 VARIABLES EVALUADAS 29

4.4.1 Propiedades físicas. 29

4.4.2 Propiedades Químicas. 30

4.5 ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN 31

5. RESULTA DOS Y DISCUSIÓN 32

5.1 PROPIEDADES FÍSICAS DEL SUELO 33

5.2 PROPIEDADES QUÍMICAS DEL SUELO 45

5.3 EVALUACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE FRìJOL VOLUBLE (kg/ha), EN FUNCIÓN DEL TIEMPO DE USO DE LOS SUELOS. 51

5.4 ANÁLISIS MULTIVARIADO 53

5.4.1 Correlaciones múltiples entre las variables evaluadas. 53

8

5.4.2 Componentes principales. 58

5.4.3 Análisis de conglomerados. 61

6. CONCLUSIONES 65

BIBLIOGRAFÍA 67

ANEXOS 74

9

LISTA DE TABLAS

pág.

Tabla 1. Variables y técnicas utilizadas para las propiedades físicas de los suelos. 30

Tabla 2. Variables y técnicas utilizadas para las propiedades químicas de los suelos. 30

Tabla 3. P valor de algunas variables físicas y químicas en los suelos a través del tiempo de uso de 0 a 20 años bajo monocultivo con fríjol voluble relevo maíz 81

Tabla 4. Comportamiento de la producción (kg/ha) grano seco en el suelo a través del tiempo de uso bajo monocultivo con fríjol. 52

Tabla 5. Matriz de correlaciones múltiples entre las propiedades físicas y químicas 57

Tabla 6. Comunualidades de los componentes principales 59

Tabla 7. Valores propios de la matriz de correlaciones 59

Tabla 8. Matriz de correlación entre variables originales y componentes principales (CP). 60

Tabla 9. Identificación de los suelos que conforman cada uno de los cuatro grupos que constituyen el análisis de clasificación. 62

.

10

LISTA DE FIGURAS

pág.

Figura 1. Localización del Municipio de Sibundoy y la consociación San Jorge. 27

Figura 2. Variación de la porosidad total a través del tiempo de uso del suelo bajo el sistema fríjol voluble relevo maíz. 34

Figura 3. Variación macroporosidad, mesoporosidad y microporosidad en el suelo a través del tiempo de uso bajo monocultivo con fríjol voluble relevo maíz. 36

Figura 4. Variación de la penetrabilidad en el suelo a través del tiempo de uso bajo monocultivo con fríjol voluble relevo maíz. 39

Figura 5. Variación en los contenidos de materia orgánica (%) en el suelo a través del tiempo de uso bajo monocultivo con fríjol voluble relevo maíz. 46

Figura 6. Variación de la relación Mg:K del suelo a través del tiempo de uso bajo monocultivo con fríjol voluble relevo maíz. 49

Figura 7. Variación de la relación K /Mg del suelo a través del tiempo de uso bajo monocultivo con fríjol voluble relevo maíz. 50

Figura 8. Variación de la producción (kg/ha) en el suelo a través del tiempo de uso bajo monocultivo con frijol voluble relevo maíz. ¡Error! Marcador no definido.

Figura 9. Diagrama del aporte de las variables cuantitativas a los dos primeros factores principales 61

Figura 10. Conformación de grupos basados en un análisis jerárquico de las variables cuantitativas, en suelos bajo monocultivo de frìjol voluble relevo maíz y bosque. 62

11

LISTA DE ANEXOS

pág.

Anexo A. Encuesta dirigida a agricultores de productores de fríjol (Phaseolus vulgaris L) con relevo maíz (Zea mays) del municipio de Sibundoy 756

Anexo B. Resistencia a la penetraciòn Mpa 78

Anexo C. Promedio por lote de la resistencia a la penetración en Mpa y humedad gravimétrica (%) al momento del muestreo, en función del tiempo de 79

Anexo D. Clasificación de la conductividad hidráulica 861

Anexo E. Niveles críticos para materia orgánica en los suelos 86

Anexo F . Cálculo del coeficiente de variación para la selección de las variables de mayor peso estadístico. 81

Anexo G. Agrupamiento de los suelos con base en los promedios y desviación estándar de las variables más sobresalientes. 84

Anexo H. Plano Zona de Estudio 85

Anexo I. Coordenadas sitios de muestreo 86

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RESUMEN

El manejo de los suelos del municipio de Sibundoy, basan en alto porcentaje la producción en el cultivo de fríjol relevo maíz, en la actualidad los estudios que se han realizado en estos suelos son muy pocos, por lo que el conocimiento de las características de las propiedades físicas y químicas que presentan muy poco han evaluado.

La presente investigación, se realizó en la consociaciòn San Jorge ubicada en el municipio de Sibundoy Putumayo. El objetivo principal fue evaluar la influencia del tiempo de uso en un suelo manejado con un sistema de monocultivo de (Phaseolus vulgaris L) con relevo maíz (Zea mays) sobre algunas propiedades

físicas y químicas en un suelo Aeric Tropic Fluvaquents a nueve intervalos de tiempo de uso (bosque secundario, 2, 4, 6, 8, 12, 15, 18, 20 años), además permitió correlacionar algunas variables más sensibles por el manejo del sistema productivo, se realizó un análisis estadístico con el análisis de varianza, y finalmente se realizó un análisis estadístico multivariado (componentes principales y un análisis de conglomerados). Los análisis de varianza no mostraron diferencias estadísticas significativas para las propiedades físicas evaluadas, se obtuvo que los suelos en un alto porcentaje eran de textura Franco-Arenosos (FA), los valores de porosidad total estuvieron en rangos de 65,3% a 80,4 %, la macroporosidad 15.4%, la mesoporosidad 6.2% y microporosidad 28.4% presentándose una situación totalmente alejada de las relaciones de un suelo normal, la penetrabilidad se incrementó con el tiempo de uso y la profundidad del suelo. Los resultados de las variables químicas, no presentaron diferencias estadísticamente significativas (P>0.05). Al respecto los rangos para las variables químicas del suelo fueron: pH de 5.23 a 5.68; materia orgánica (MO) de 4.98 a 8.37%; CIC) de 18.17 a 26.4 (cmol/Kg-1), fósforo (P) de 18.37 a 59.93 mg/Kg, el calcio (Ca) de 2.24 a 8.75 (cmol/Kg-1); magnesio (Mg) de 0.28 a 1.41 (cmol/Kg-1); potasio (K) de 0.28 a 0.51 (cmol/Kg-1); nitrógeno total (N) de 0.19 a 0.32%; carbono orgánico (C) de 2.89 a 4.85%, relación Ca/Mg de 5.37 a 12.82; Ca/K de 7.29 a18.52; (Ca+Mg)/K 8.65 a 20.25; Mg/K 0.91 a 2.75; K/Mg de 0.36 a 1.1. Los resultados evidenciaron que a través del tiempo de uso del suelo bajo monocultivo frìjol voluble relevo maíz, las variables físicas y químicas evaluadas no presentan una alteración marcada debido a que el manejo del modelo se realiza sin la utilización de maquinaria agrícola, además la incorporación de materiales orgánicos precursores como la caña de maíz y residuos del cultivo frìjol permiten mantener las propiedades. El análisis de componentes principales permitió establecer que un total de tres factores o componentes explican el 69.5 % de la variabilidad total de la población,

13

para el primer componente las variables que tienen mayor contribución son materia orgánica (0.715), capacidad de intercambio catiónico (0.760), magnesio de cambio (0.767), nitrógeno total (0.717), carbono orgánico (0.715), identificando al componente como orgánico, es importante tener claro que este componente en el suelo, interviene en los procesos físicos, químicos y biológicos en forma integral. En el segundo componente, las variables de mayor peso fueron fósforo disponible (0.633), las relaciones Ca:Mg (0.742), Ca:K (0.884), y (Ca+Mg)/K (0.878), Ca de cambio (0.609), con correlaciones positivas y materia orgánica. En el tercer componente sobresalen la macroporosidad (0.647), la relación Mg/K con correlaciones positivas y K/Mg (-0.613), determinando que la producción del modelo está determinado por los nutrientes que los suelos le aportan y la relación que se presente entre ellos. En términos generales, al evaluar las propiedades físicas y químicas se observó que a través de los diferentes tiempos de uso, las variaciones son pocas debido al manejo del modelo, y a las características de formación de los suelos de la zona de estudio. Se recomienda continuar con investigaciones que permitan profundizar en aspectos como las correlaciones entre las diferentes propiedades físicas y químicas de los suelos estudiados, además realizarlas en otros tipos de suelos del Valle de Sibundoy. Palabras claves: Entisoles, propiedades físicas y químicas de los suelos, multivariado, conglomerados.

14

SUMMARY

This piece of research was done in San Jorge Consosacion placed in Sibundoy village in Putumayo department. The main purpose was to assess the influence of the time of use in a soil that has been managed with a bean monoculture system (Phaseolus vulgaris L) and sometimes with corn (Zea mays) over some chemical

and physical characteristics in a soil Aeric Tropic Fluvaquents in nine intervals of time use (secondary forest, 2,4,6,8, 12, 15, 18, 20 years). Besides, this piece of research allowed to establish a relationship between some more sensible variables because of the productive system manage. A statistical analysis was also done with the variance analysis, and finally a multivariate statistic analysis was done too. (Main components and a conglomerates analysis) The physical variables assessed were the gravimetric wet (%) volumetric wet (%), real density (g/cc), apparent density (g/cc), porosity, (%) penetrability, (Mpa), size additives distribution(DPM), additive stability (DPM), pores distribution, texture, color, hydraulic conductivity (cm/h) and the chemistry ones pH, CIC (cmol/ kg-1) organic matter(%), total nitrogen, (%), organic carbon, (%), phosphor available (mg/kg), calcium, magnesium, potassium of change (cmol/ kg-1), and the relationship of the basis Ca/Mg, Ca/K, , Mg/K, K/Mg, (Ca+Mg)/K. Considering the physical variables the result was that a big percentage of the soils has a sandy loam texture (SL), the total porosity values were between an average from 65.3% to 80,4 %. The macro-porosity 15.4%, the meso-porosity 6.2% and the micro-porosity 28,4% which established a very different situation from the one presented in a normal soil, the penetrability varied from 0.74 to 1.63 Mpa. The results from the chemical variables do not present statistically significant differences (P>0.05). Considering this, the chemical soil variables were: pH from 5.23 to 5.68; organic matter (OM) from 4.98 to 8.37%; CIC from 18.7 to 26.4 (cmol/Kg-1), phosphorus (P) from 18.37 to 59.93 mg/Kg; the calcium (Ca) from 2.24 to 8.75 (cmol/Kg-1); magnesium (Mg) from 0.28 to 1.41(cmol/Kg-1); potassium from 0.28 to 0.51 (cmol/Kg-1); total nitrogen (N) from 0.19 to 0.32%; organic carbon (C) from 2.89 to 4.85%, the relationship Ca/Mg from 5.37 to 12.82; Ca/K from 7.29 to18.52; (Ca+Mg)/K from 8.65 to 20.25; Mg/K from 0.91 to 2.75; K/Mg from 0.36 to 1.1. In general terms the result showed that trough the time of use the soil under a bean monoculture voluble exchange with corn, the physical and chemical variables assessed do not present a remarkable alteration. The averages in the fluctuation production were between 2499 and 3045 kg/ha, increasing in the first eight years of use; after that, it decreases, the average gotten in all the times of use is above the Colombian national average.

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The variables that formed the analysis multi-varied and consequently with a bigger relevance in the differentiation of soils for this piece of research were: organic matter, phosphorus available, exchange cationic capacity (ECC), calcium, magnesium and potassium of change, total nitrogen, organic carbon, relationships of basis Ca/Mg, Mg/K, K/Mg, Ca/K, (Ca+Mg)/K, silt (%) loams (%) micro-porosity, macro-porosity, meso-porosity, additives distribution(Shaker). From 24 variables, 19 were taken considering them as a result, as representative in the soils established for planting bean voluble exchange corn in the Sibundoy village through different times of use. The analysis of the main components allowed to establish that a total of three factors or components explain the 69.5 % of the total variability of the population, for the first component the variables with a more significant contribution are, organic matter (0.767), exchange cationic capacity (0.760), magnesium of change and total nitrogen (0.717), organic carbon (0.715), and micro-porosity, being its correlation positive, and meso-porosity (-0.813), with a negative correlation, identifying the component as organic and its effect in the fertility in the studied soils. In the second component, the most relevant variable are available phosphorus (0.633), the relationships between Ca:Mg (0.742), Ca:K (0.884), and (Ca+Mg)/K (0.878), CA of change (0.609), with positive correlations and organic matter, in the third component the macro-porosity (0.647), the relationship Mg/K with positive correlations and K/Mg (-0.613) stand out.

1.

16

INTRODUCCIÓN

La degradación de los suelos es un problema a escala global que limita la producción de alimentos, la competitividad, la seguridad alimentaria, en particular en los países en vías de desarrollo que dependen en gran medida de la agricultura como fuente de alimento y empleo. En el Valle de Sibundoy, los estudios sobre el componente edáfico son escasos, por tal razón es importante generar espacios de investigación que permitan conocer el estado actual de las propiedades físicas, químicas, y biológicas para establecer criterios claros de manejo en el modelo fríjol voluble relevo maíz. Esta región basa su economía en el sector agropecuario, donde el recurso suelo es fundamental para su producción. El cultivo fríjol es un importante renglón, porque para el año 2011 se plantaron 1265,73 hectáreas, de las cuales 589,45 se establecieron en el municipio de Sibundoy, que corresponde a un 46,56 % del total del área sembrada, sin embargo, el cultivo no cuenta con una adecuada asistencia técnica que promueva su manejo agronómico de forma integral. En este sentido, dada la importancia del suelo como medio fundamental para la actividad agrícola en el municipio de Sibundoy, se realizó una investigación de este recurso en sus componentes físicos y químicos, sometidos a diferentes intervalos de tiempo de uso, en el sistema fríjol voluble relevo maíz, en un suelo Aeric Tropic Fluvaquents ubicado en la consociación San Jorge, caracterizados por pendiente plana. En consecuencia, esta investigación evaluó los procesos generados en el suelo a causa del uso continuo del sistema de manejo sobre algunas propiedades físicas y químicas, como componentes del sistema de producción, para contribuir a mejorar los procesos inherentes a la conservación del recurso edáfico.

17

2. OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL

Contribuir al conocimiento de las propiedades físicas y químicas al evaluar la influencia del tiempo de uso de un sistema de monocultivo de fríjol (Phaseolus vulgaris L) con relevo maíz (Zea mays) de los suelos del municipio de

Sibundoy Putumayo. 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Determinar los cambios en un suelo Aeric Tropic Fluvaquents bajo monocultivo de, fríjol sobre algunas propiedades físicas y químicas a nueve intervalos de tiempo de uso. Correlacionar las variables físicas y químicas más sensibles con la productividad del monocultivo de fríjol por efecto del tiempo de uso.

18

3. MARCO TEÓRICO

3.1 DEGRADACIÓN DE LOS SUELOS BAJO USO INTENSIVO

El manejo sustentable de los recursos naturales es una preocupación mundial, y la producción de alimentos es una necesidad básica fundamental para garantizar la seguridad y soberanía alimentaria de los habitantes en un territorio, para lo cual es de gran importancia el uso racional del suelo y el agua. La degradación de los recursos naturales y la contaminación ambiental son los problemas con mayor incidencia en los trópicos. En la actualidad existen áreas extensas de suelos afectadas por procesos de degradación irreversibles como erosión acelerada, la desertificación, compactación, endurecimiento, acidificación, reducción en el contenido de materia orgánica, disminución de la biodiversidad genética y agotamiento de la fertilidad natural del suelo (Velásquez et al., 2007). Existen reportes a nivel mundial que

registran los altos niveles de degradación que actualmente afrontan los suelos, es así como Burbano (2004) en una amplia recopilación de información al respecto, afirma que en el mundo existen 2 millones de kilómetros cuadrados de tierra cultivable que han sufrido una degradación irremediable y de ellos en el trópico los suelos están afectados así: 915 millones de hectáreas por erosión hídrica, 474 millones de hectáreas por erosión eólica, 50 millones por degradación física y 213 millones de hectáreas por degradación química. En ese sentido Jaramillo (2002), atribuye la degradación de los suelos al uso de este recurso en explotaciones que no están de acuerdo con su aptitud, así como alteraciones graves producidas por el mal manejo. Al respecto Burbano (2004), manifiesta que las causas de la degradación del suelo varían de acuerdo con la región en donde sucede; cita además las siguientes categorías de este fenómeno: los desastres naturales, el crecimiento de la población, la pobreza, la tenencia de la tierra, la inestabilidad política y mala administración pública. Al respecto Pla (1995), citado por Jaramillo (2002), afirma que la degradación del suelo comprende aquellos procesos que lo conducen a una reducción gradual o acelerada, temporal o permanente de su capacidad productiva e incremento de los costos de producción; además este fenómeno conlleva a la pérdida de uno o varios atributos físicos que el suelo posee y paulatinamente se convierte en acumulativo que no se detecta fácilmente (Ruiz y Legarda, 2000). Al respecto Castillo y Amézquita (2004) manifiestan que el fenómeno degradativo de los suelos se presenta en varios estados sucesivos, esto hace que los agricultores en las primeras etapas no identifiquen los problemas que ella ocasiona, puesto que el rendimiento de los cultivos se mantiene más o menos a buen nivel por la aplicación de fertilizantes, sin embargo, en las etapas posteriores el proceso es

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dominado especialmente por la pérdida de suelo conduciendo rápidamente a que vastas regiones de ladera disminuyan su capacidad productiva.

De la misma manera el tipo y la tasa de degradación edáfica están determinados por el uso y manejo que se le impone al suelo, por lo que resulta determinante identificar los procesos degradantes actuales o potenciales y las propiedades que son afectadas, entre las que se encuentran las físicas, que se consideran una función del clima, el material parental, la vegetación, la topografía y el tiempo, factores a los que se debe incluir la acción del hombre o factor antrópico. La degradación de las propiedades físicas de los suelos influye de forma directa, obstaculizando el crecimiento de las raíces de las plantas e indirectamente reduciendo el contenido de oxígeno con la consiguiente alteración y modificación de la flora microbiana (Díaz et al., 2009).

Al respecto Amezquita, (1996), afirma que los principales procesos degradativos se presentan en los suelos de las regiones húmedas tropicales, cuando el bosque natural es intervenido por el hombre y las tierras sometidas a un manejo, utilizando tecnologías modernas no compatibles de acurdo con su actitud. Los resultados muestran que los procesos degradativos dominantes son la erosión y compactación, los cuales se aceleran notablemente por el uso y manejo de los suelos, causando cambios negativos en las propiedades físicas que tienen que ver con los factores de crecimiento de las plantas. Este comportamiento previene sobre el tipo de uso que se debe dar a esas tierras y sobre las necesidades de desarrollar tecnologías aptas para el manejo de suelos frágiles de fácil degradación para asegurar su sostenibilidad futura. Es importante conocer que la degradación de los suelos es un proceso que conlleva a un deterioro progresivo de la calidad del suelo. Los sistemas agrícolas han conducido a un deterioro continuo del recurso suelo, en especial, desde el punto de vista químico, lo que se traduce en una pérdida de la productividad agrícola reflejada en menores rendimientos y mayores problemas ambientales. En este sentido, dado las disminuciones de los rendimientos agrícolas, atribuidos a un deterioro en la calidad del suelo, desde el punto de vista químico, producto presumiblemente de los tipos de usos desarrollados, es necesario cuantificar el estado de degradación actual con el fin de proponer el uso integrado de prácticas de manejo conservacionistas para la recuperación de los suelos degradados (Torres et al., 2006).

Sanzano et al. (2005), estudiaron la degradación física y química de un Haplustol

típico bajo distintos sistemas de manejo, estos suelos comparados con el suelo virgen, mostraron un nivel de degradación significativa. La estabilidad estructural fue una variable muy sensible al manejo del suelo, por lo que se sugiere la determinación de la misma con carácter predictivo del nivel de degradación física y/o riesgo de erosión hídrica.

20

Bernal et al. (2007) evaluaron el efecto de cuatro métodos de labranza sobre las

propiedades físicas y la pérdida de suelo en la rotación papa–pastos en áreas de ladera en una región alto andina de Colombia y se concluyó que los métodos de labranza ocasionaron cambios significativos en la densidad aparente, microporosidad y macroporosidad; y altamente significativos sobre estabilidad de agregados. Si bien se reporta que las pérdidas de suelo por escorrentía se relacionan con la interacción de diversos factores como clima, relieve, cobertura vegetal y prácticas de manejo del sistema de cultivo, en el presente estudio tales pérdidas estuvieron condicionadas, esencialmente, por los métodos de labranza.

En los suelos no solo se habla de degradación física, sino que también se presenta una degradación química, biológica y geológica (causas naturales), por la acción humana o la combinación de las dos. La degradación física de los suelos está relacionada con la pérdida de la estructura del suelo, presencia de capas compactadas, aumento de la densidad aparente, disminución de la porosidad total, variación en la distribución de poros y compactación superficial, generalmente relacionadas con factores externos de uso y manejo de suelos (Ribon et al., 2003).

3.2. LOS MONOCULTIVOS Y LA INFLUENCIA SOBRE EL SUELO

Al respecto es importante indicar que la sustentabilidad de los sistemas de producción depende, fundamentalmente, del mantenimiento de la productividad de los suelos a través del desarrollo, la restauración y las condiciones físicas, químicas y biológicas, regulada en gran medida por la capacidad de reciclaje de los recursos orgánicos y las actividades de los microorganismos, que deben ser favorecidas por las acciones de manejo que se realicen (Morell et al., 2010).

Por tal motivo, el modelo de producción que se genere en un determinado ecosistema va a estar implícitamente relacionado con las condiciones de estrés que impone el medio ambiente físico y las demandas socio económicas, particularmente las demográficas, de las comunidades involucradas (López et al.,

2005).

Por consiguiente, Amezquita (2003), afirma que algunas de las propiedades más cambiantes con la intensidad y tiempo de uso del suelo son las siguientes: físicas (densidad aparente, densidad real, porosidad, distribución del tamaño de poros, retención de agua, capacidad de almacenamiento de agua, infiltración, conductividad hidráulica, aireación, laborabilidad, penetrabilidad, erodabilidad, agua aprovechable), química (pH, concentración de aluminio, materia orgánica,

almacenamiento de nutrientes, bases de nutrientes, capacidad de intercambio catiónico CIC), y biológicas (pérdida de materia orgánica, masa microbial, cambio de especies).

21

Sustaita et al. (2000) evaluaron el cambio de las propiedades físicas del suelo

debido al manejo agrícola y concluyeron que los suelos con vegetación natural tuvieron las condiciones físicas del suelo más favorables, seguido por el sistema de labranza con tracción animal, por lo que se puede considerar que son los tipos de manejo que provocan menos degradación del recurso suelo. Los manejos con mayor intensidad de labranza mostraron mayor inestabilidad estructural y susceptibilidad a la compactación y encostramiento superficial, lo que afectó negativamente los procesos del suelo, tales como infiltración, resistencia a la penetración, aireación y limitó la profundidad de exploración de la raíz. 3.3 DEGRADACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS DEL SUELO

Los suelos degradados resultan de la acción de múltiples procesos que ocasionan la pérdida o disminución de la productividad y afectan sus propiedades físicas, químicas y/o biológicas. La agricultura conlleva distintos sistemas de manejo que producen cambios físicos de la estructura en particular, mediante la formación de compactaciones y encostramientos. Pero si bien la productividad puede recuperarse en forma parcial con adecuadas estrategias de manejo, la problemática del suelo erosionado es imposible de revertir. La erosión es un proceso físico por el cual la totalidad o partes del suelo son removidas, transportadas y depositadas en otro lugar por la acción de los distintos agentes como agua, viento, hielo o gravedad (Del valle et al., 2010).

La degradación de las propiedades físicas de los suelos influye de forma directa, obstaculizando el crecimiento de las raíces de las plantas e indirectamente reduciendo el contenido de oxígeno con la consiguiente alteración y modificación de la flora microbiana. También la distribución del sistema radical se afecta por las propiedades físicas del suelo, entre las que se destacan la densidad de volumen y porosidad. Ambas propiedades varían con las tecnologías agrícolas y el tiempo de cultivo que inciden sobre el suelo (Díaz et al., 2009).

A continuación se realiza una síntesis de investigaciones realizadas sobre el cambio de algunas propiedades físicas por efecto del manejo de la agricultura convencional. Es así como Preciado, (1997) manifiesta que el uso permanente de maquinaria agrícola causa degradación de los suelos reflejado en el cambio y efecto de las propiedades físicas como densidad aparente (de 1,06 g/cc para un lote nuevo a 1,54 g/cc), porosidad total (de 62,81 a 42,13 %), volumen de macroporos (de 21,85 % para un lote nuevo a 4,76% para un lote de 20 años de uso), volumen de mesoporos (de 10,35% 5,62%), distribución y estabilidad de agregados (D50 = 2,87 de estructura masiva), infiltración (de 592,35 mm a 3,64 mm), el estudio mostró que el uso intensivo y la degradación que vienen presentando los suelos de los Llanos Orientales es una respuesta en el daño de la estructura, se

22

concluyó que los lotes con mayor años de uso van presentando como resultado cambios en la estructura a estado masivo o blocosa comparándola con el lote que nunca había tenido siembras con el cultivo de arroz, el cual presenta tamaños de agregados bien definidos D50 = 1,44 mm. Bernal et al. (2007) estudiaron el efecto de cuatro métodos de labranza los cuales

ocasionaron cambios significativos en la densidad aparente, microporosidad y macroporosidad; y altamente significativos sobre estabilidad de agregados; si bien se reporta que las pérdidas de suelo por escorrentía se relacionan con la interacción de diversos factores como clima, relieve, cobertura vegetal y prácticas de manejo del sistema de cultivo, en el presente estudio tales pérdidas estuvieron condicionadas, esencialmente, por los métodos utilizados; la labranza manual, no obstante haber preservado las propiedades físicas, generado menor erosividad y menor pérdida de suelo, no es el tratamiento más conveniente bajo la rotación papa–pasto kikuyo, porque limita el rendimiento del cultivo, con el tratamiento de labranza mecánica (LM) se obtuvo el mayor rendimiento, no obstante, presentó cambios negativos considerables en las propiedades físicas, así como las mayores pérdidas de suelo. El mejor tratamiento fue el de tracción animal (LTA), porque presentó los menores cambios en las propiedades físicas del suelo, así como menores pérdidas de suelo por escorrentía y la segunda mejor producción entre los cuatro tratamientos efectuados. De igual forma García et al. (2010) afirman que en la actualidad para condiciones

de suelos degradados, donde la densidad aparente y resistencia aumentan, la porosidad se reduce y la distribución y tamaño de los poros se altera. Por tales razones, la compactación es un serio problema debido a la interacción entre las propiedades físicas y el crecimiento y productividad de las plantas, lo cual conlleva a la necesidad de disponer de un parámetro que integre las interacciones suelo-planta. Por tal motivo el empleo de maquinaria agrícola para trabajar suelos con una humedad no adecuada, ocasiona compactación con la formación de “piso de arado y rastrillo y reducción del espacio poroso del suelo. También modifica la densidad aparente y la resistencia del suelo, afectando el desarrollo radicular de las plantas (Pinzón et al., 2002).

Cabe destacar que la estabilidad de agregados es considerada como la variable que mejor refleja los cambios producidos por las prácticas de manejo, los resultados obtenidos evidencian que la morfología y la rugosidad de agregados, también podrían ser incluidos como indicadores físicos de calidad de suelos, sometidos a distintas intensidades de uso (Álvarez, et al.,2008).

Tanto la pérdida de suelo como la distribución de tamaños de agregados en los sedimentos en un evento de erosión dependen del grado en que los agregados se rompen. Los factores involucrados son principalmente el estado de agregación del

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suelo y las características del evento erosivo, las fuerzas físicas provenientes de la actividad agrícola favorecieron la destrucción de los agregados menos estables (Cacchiarelli et al., 2008).

Es así que cuando los agregados se secan su volumen disminuye originándose grietas y la subsidencia del suelo, mientras que cuando se humedecen se expanden, cerrándose las grietas y volviendo el suelo a su posición original. Este comportamiento afecta los procesos físicos y químicos de los suelos y por lo tanto su uso agrícola, ya que se modifica su estructura, su infiltración, su aireación, el movimiento en profundidad de nutrientes y agroquímicos, lo mismo que el desarrollo de las raíces (Castiglioni et al., 2005).

Al respecto Soracco et al. (2009) afirman que es importante conocer el contenido

y la dinámica del agua en el suelo. Esta dinámica se ve afectada por una gran cantidad de factores, siendo de particular relevancia el sistema de labranza utilizado y las cargas a que es sometido el suelo debido al tránsito de máquinas. En los últimos años se ha visto incrementado el peso de la maquinaria agrícola, y su efecto se traduce en la compactación de los suelos, sobre todo ocasionada por el tránsito en condiciones de humedad no adecuadas para ello. Al respecto Rodríguez et al. (2008), plantean que la variabilidad del suelo y en especial los

contenidos de arcillas, inciden en la variabilidad espacial de la infiltración. 3.4. DEGRADACIÓN DE LAS PROPIEDADES QUÍMICAS DEL SUELO

Las prácticas de manejo de suelos, cultivos y agua generan cambios directos e indirectos en los suelos agrícolas, los directos ocurren en lapsos relativamente cortos (años o decenios), como resultado de la aplicación de fertilizantes, mejoradores químicos, labranza, manejo de cultivos, entre otros, y se pronostican usando diferentes métodos. Los indirectos no son tan obvios y ocurren debido a cambios microclimaticos que se deben al cambio de la vegetación natural por cultivos agrícolas y al régimen hídrico del suelo (Contreras et al., 2002).

A pesar de que el suelo ocupa un peso importante en la producción agrícola, su productividad se ve afectada por fenómenos degradantes como la salinidad, alcalinidad, mal drenaje; en muchos de los casos, inducida por su propia actividad antrópica que determina, particularidades especificas en el intercambio catiónico de los mismos. Resulta de gran importancia la caracterización y la participación de los “cambiadores” en el intercambio catiónico de los suelos, ya que permite evaluar la degradación y las medidas de mejoramiento (Otero et al., 1998).

3.4.1 Evaluación de algunas propiedades químicas. Causas naturales y

antrópicas producen la acidificación de suelos, provocando deficiencias/desbalances de nutrientes básicos, particularmente Ca y Mg. El tratamiento del problema requiere de experimentación regional, con el fin de

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brindar pautas para la elección del corrector, dosis y forma de aplicación (Vásquez, 2010). Por lo tanto la acidificación edáfica puede disminuir la disponibilidad de nutrientes, así como afectar cualidades físicas. Vásquez et al. (2009) afirman que el

tratamiento mediante enmiendas cálcicas/ cálcico-magnésicas, podría mejorar propiedades físicas tanto estacionarias como dinámicas, en consecuencia a cambios de naturaleza química. Es importante tener en cuenta que una de las propiedades químicas es la capacidad de intercambio catiónico de los suelos (CIC), que según Henriquez et al. (2005) depende de las condiciones de su formación y es determinante en la

nutrición vegetal. Otro aspecto a tener en cuenta en la evaluación da las propiedades químicas del suelo es su fertilidad, la que se altera por pérdida de nutrientes y materia orgánica del suelo que tiene efectos directos sobre su productividad, aunque ésta puede ser restituida en parte por la fertilización. En este sentido, el contenido de nutrientes en el suelo depende del reciclado de los mismos al sistema a través de la lluvia, la fertilización y la fijación simbiótica. Como formas de extracción se citan la lixiviación hacia la capa freática, la absorción por cultivos y la erosión, Rodríguez et al.(2008) evaluaron las pérdidas

de suelo y nutrientes bajo diferentes coberturas vegetales en la zona Andina de Colombia, donde se determinó que la cantidad de suelo perdido tiene relación con el tipo de cubierta vegetal, ya que sin ésta es difícil mantener el contenido de materia orgánica en el suelo e imposible evitar la pérdida de elementos nutritivos. Es importante tener en cuenta que el mantenimiento de las propiedades químicas adecuadas para el buen desarrollo de los cultivos, tiene en la materia orgánica un hecho incuestionable, además de que su conocimiento detallado en un área de cultivo es fundamental para la toma de decisiones en un proceso productivo en equilibrio con el ambiente (Carvalho, et.al., 1999)

Además de lo anterior Burbano (2001) hace mención del gran número de bondades que la materia orgánica le transmite al suelo en sus características físicas, químicas y biológicas, ya sea en estado de descomposición o humificada. Con relación al primer estado, menciona que hay un aporte de sustancias agregantes del suelo que lo vuelven grumoso, con bioestructura estable a la acción de la lluvia; y al encontrarse en estado de humificación algunos de los benéficos son: aumenta la CIC del suelo, aumenta el poder buffer, mejora la estructura del suelo en asocio con hongos y bacterias del suelo aumenta la capacidad de absorción y retención de agua.

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3.5 CARACTERÍSTICAS DE LOS SUELOS DEL MUNICIPIO DE SIBUNDOY Y DE LA ZONA DE ESTUDIO

3.5.1 Suelos del municipio de Sibundoy. Provienen de rocas ígneas abisales

principalmente neis, pórfidos, microdioritas y andesitas. La zona plana del municipio de Sibundoy, según el estudio geológico preliminar del año 1967 realizado por el Incora determinó que en un alto porcentaje son suelos formados por depósitos aluviales (F3), dentro de estos se pueden distinguir las terrazas, las vegas, los diques naturales y los lechos antiguos. Las terrazas se encuentran parcialmente sepultadas por los abanicos. Los desbordamientos laterales de los ríos principales han depositado materiales cuya granulometría va disminuyendo a partir de las orillas, en forma similar al de los abanicos. La textura de los suelos aluviales es predominantemente gruesa y en consecuencia su permeabilidad es rápida. En general no presentan, un gran desarrollo de perfil Un porcentaje menor está formado por suelos orgánicos, los que se originaron por la acumulación de residuos vegetales y animales en el fondo de un antiguo lago, los cuales por haber permanecido saturados de agua, no han llegado a descomponerse. Se caracterizan por una rápida permeabilidad y alta capacidad de retención de humedad. Hacia el perímetro de la zona baja, estos suelos se hallan cubiertos por los abanicos y los suelos aluviales. Los suelos son generalmente jóvenes y en algunos casos están en procesos de formación. Por esta razón no se encuentran altos contenidos de arcillas, ni existe en general estructuras de suelos desarrollados (Incora, 1967). El Instituto Agustin Codazzi, (1990), realizo el estudio general de suelos de los cuatro municipios del Valle de Sibundoy, los suelos se clasificaron taxonómicamente hasta el nivel de subgrupo, de acuerdo con el Sistema Taxonómico Americano, realizando un análisis de los mapas de la parte plana del municipio de Sibundoy, los suelos en mayor porcentaje pertenecen a la asociación Chilcayaco y a la consociaciòn San Jorge donde está la mayor área sembrada de fríjol en el municipio de Sibundoy y se realizara la investigación, suelos que conforman esta unidad de mapeo se ubican en la parte circundante de la llanura lacustre, en superficies amplias, de relieve plano cóncavo y pendientes menores al 1%. Están desarrollados a partir de sedimentos fluvio lacustres, con drenaje natural pobre. 3.5.2 Suelos de la consociación San Jorge. Está formada por los suelos Aeric

Tropic Fluvaquents en un 80% e inclusiones de Fibrist Tropohemists en un 10% y Typic Tropopsamments en un 10%. Los suelos Aeric Tropic Fluvaquents, se caracterizan por ser muy superficiales y pobremente drenados, de color pardo

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rojizo oscuro y gris pardusco claro en superficie y pardo grisáceo manchado de pardo fuerte y rojo amarillento en los horizontes inferiores. Las texturas son francas y el pH muy fuerte a fuertemente ácido. La Consociación está formada por un 90% de suelos entisoles y un 10% de suelos histosoles, (Plan de Ordenamiento y manejo de la cuenca alta del rio Putumayo, 2010). Actualmente los suelos se usan en cultivos de frijol, maíz, potreros con pastos naturales y mejorados también existen parcelas en huertos y chagras. La Consociación San Jorge (SJ), presenta la siguientes condiciones a nivel de fertilidad su pH es casi neutro, con medios a altos niveles de materia orgánica, son suelos livianos con texturas entre arenoso franco a arcillo arenoso, posee altos contenidos de fósforo que puede atribuirse a que se encuentra como fósforo orgánico en proceso de mineralización, la capacidad de intercambio catiónico es alta así como las cantidades de calcio, las cantidades de magnesio son medias, y de medias a altas las cantidades de potasio. Los análisis no registran valores para el aluminio por la presencia de calcio que ayudan a precipitar el aluminio y permiten la liberación de fósforo, entre los micronutrientes los que presentan bajos contenidos son el manganeso (Mn), el cobre (Cu) y el boro (B), que se evidencia con la sintomatología en campo. La relación carbono-nitrógeno es casi óptima por lo que la liberación de nutrientes es permanente y la mineralización sucede adecuadamente, pendientes entre 0 y 3% (Plan de Ordenamiento y manejo de la cuenca alta del rio Putumayo, 2010).

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4. METODOLÓGIA PROPUESTA

4.1 LOCALIZACIÓN

El trabajo se realizó en el municipio de Sibundoy con coordenadas geográficas N 01°12'25'' - W 76°55'12'', De acuerdo con el plan de ordenamiento de la cuenca alta del río Putumayo (2010), la zona plana se encuentra ubicado a una altura de 2100 - 2150 msnm, temperatura promedio mensual anual 16 °C, precipitación anual 1.715 mm, humedad relativa 83 %, pertenece a la zona de vida según la clasificación de Holdridge al Bosque húmedo montano bajo (bh-MB). Figura 1. Localización del Municipio de Sibundoy y la consociación San Jorge.

Las veredas que incluyen el área de investigación son Las Palmas Altas y Bajas, Sagrado Corazón, Sotanjoy, San Félix, que se ubican en la consociación San Jorge. En la investigación se trabajó exclusivamente sobre los suelos Aeric Tropic

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Fluvaquents, dada su importancia en área de explotación y tiempos de uso en la zona. Este suelo se caracteriza por ser muy superficial y pobremente drenado, de color pardo rojizo oscuro y gris pardusco claro en superficie y pardo grisáceo manchado de pardo fuerte y rojo amarillento en los horizontes inferiores, las texturas son francas y el pH muy fuerte a fuertemente ácido. 4.2 DESCRIPCIÓN DE LOS TRATAMIENTOS

Para llevar a cabo la investigación fue necesario conocer la tendencia de uso continuo del suelo bajo el monocultivo de frijol con relevo maíz para lo cual se diseñó una encuesta (Anexo A), dirigida a los 50 productores más antiguos y tradicionales de frijol ubicados en suelos pertenecientes a la Consociación San Jorge del municipio de Sibundoy. Una vez aplicada la encuesta permitió determinar los siguientes aspectos: 1. Los intervalos de tiempo del uso del suelo de manera continua (que era el objetivo central del trabajo); bajo el monocultivo de fríjol en relevo con maíz, los cuales están ubicados en suelos con escasa pendiente (1 - 2%), además en cada área encuestada se determino el historial de producción del cultivo de fríjol. 2. Se estableció que el área de estudio para hacer los muestreos en campo fuera una extensión de una hectárea (Ha) por intervalo de tiempo, por ser la de mayor frecuencia en la zona en cuanto a tenencia de la tierra (UAF tradicional de la

zona), así se determinaron los intervalos de tiempo de uso del suelo bajo monocultivo de frijol en relevo con maíz los cuales fueron de 0 (zona de bosque sin intervención antrópica), 2, 4, 6, 8, 12, 15, 18, 20 años. Otros aspectos generales que permitió conocer la encuesta fue la producción por hectárea, algunos aspectos del cultivo como el manejo de la semilla, labranza, encalamiento, manejo de malezas, fertilización. Una vez seleccionados los lotes y comprobado su homogeneidad en cuanto a pendiente, características y tipo de suelos, de acuerdo a la clasificación del IGAC (1990), se seleccionaron los siguientes tratamientos: La producción de fríjol voluble en forma intensiva y extensiva en el Valle de Sibundoy se inició aproximadamente hace 20 años (corroborado en la encuesta), tiempo que fue tomado en la investigación como intervalo superior de los lotes con explotación continua fríjol-maíz, el intervalo cero fue el bosque secundario sin intervención que correspondió al testigo absoluto (T0), en la presente investigación, los tratamientos fueron: T0. Bosque secundario, ubicado en la zona plana, con tres repeticiones. T1. Uso de dos años de manejo de monocultivo de frijol con relevo con maíz, con

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tres repeticiones. T2. Uso de cuatro años de manejo de monocultivo de frijol con relevo con maíz, con tres repeticiones. T3. Uso de seis años de manejo de monocultivo de frijol con relevo con maíz, con tres repeticiones. T4. Uso de ocho años de manejo de monocultivo de frijol con relevo con maíz, con tres repeticiones. T5. Uso de doce años de manejo de monocultivo de frijol con relevo con maíz, con tres repeticiones. T6. Uso de 15 años de manejo de monocultivo de frijol con relevo con maíz, con tres repeticiones T7. Uso de 18 años de manejo de monocultivo de frijol con relevo con maíz, con tres repeticiones T8. Uso de 20 años de manejo de monocultivo de frijol con relevo con maíz, con tres repeticiones. 9 tratamientos x 3 repeticiones = 27 unidades experimentales los cuales se incluyen en el plano Nº 1 y las coordenadas de ubicación. (Anexo H) y (Anexo I). 4.3 MUESTREO

En cada uno de los lotes se determinaron algunas propiedades físicas y químicas, para lo cual se realizaron muestreos en tres calicatas de 0.40 m x 0.40 m x 0.40 m, tomando muestras a la profundidad efectiva de la raíz en los cultivos de fríjol y el maíz que oscilan en los 0.30 m, con tres repeticiones por tratamiento en cada área seleccionada tomando muestras disturbadas y sin disturbar en anillos de acero de 2,5 cm de alto y 5 cm de diámetro. 4.4 VARIABLES EVALUADAS

Para evaluarlas se usaron indicadores de la siguiente manera: 4.4.1 Propiedades físicas. Humedad gravimétrica (%), humedad volumétrica (%),

densidad real (g/cc), densidad aparente (g/cc), porosidad (%),distribución de poros, penetrabilidad (Mpa), distribución del tamaño agregados (DPM), estabilidad de agregados (DPM), textura, color, conductividad hidráulica (cm/h) Las variables evaluadas, su respectivo método de determinación y cálculos se realizaron en los laboratorios de física y química de suelos de la Universidad de Nariño (Tabla 1).

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Tabla 1. Variables y técnicas utilizadas para las propiedades físicas de los suelos.

VARIABLES FÍSICAS MÉTODO DE CARACTERIZACIÓN AUTOR

Humedad gravimétrica Humedad volumétrica

Densidad real Densidad aparente

Porosidad

Penetrabilidad Distribución del tamaño agregados

Estabilidad de agregados Distribución de poros

Textura Color

Conductividad Hidráulica

Estufa a 105 ºC (Da / Dag) x H

Picnómetro Núcleo (Cilindro volumen conocido) 1 – (Den aparente/Den real) x 100

Penetrómetro Tamizado en seco (Shaker) (DMP)

Yoder (Tamizado en humedo) (DMP) Mesa de tensión y membrana se succión

Bouyucous Tabla Munsell

Permeámetro de carga constante

Forsythe 1972 Forsythe 1972 Madriñan 2001 Madriñan 2001 Forsythe 1972

Madrañan 2001 IGAC 2006

Yoder IGAC 2006

Bouyucous 1962 Munsell

IGAC 2006

4.4.2 Propiedades Químicas. Las muestras se tomaron a 0.20 m de profundidad

en relación con la superficie del suelo, por ser esta la profundidad donde el fríjol y maíz tienen más del 80% del sistema radicular, para extraer cada submuestra se utilizó el barreno para facilitar la estandarización de la profundidad y cantidad de suelo. Cada muestra se obtuvo de un total de 40 submuestras tomadas en zig-zag, donde al final se pesó 500 g de suelo para enviar al laboratorio. Las caracterizaciones químicas se evaluaron siguiendo las variables, métodos de caracterización y referencias propuestas en la tabla 2. Tabla 2. Variables y técnicas utilizadas para las propiedades químicas de los suelos.

VARIABLES QUÍMICAS MÉTODO DE CARACTERIZACIÓN

NTC

pH CIC

Materia orgánica Nitrógeno - total

Fósforo - disponible Calcio, Magnesio y Potasio de cambio Aluminio de cambio Carbono orgánico Relación de bases

Potenciométrico, relación suelo agua 1:1 Acetato de amonio 1N pH 7. Volumétrico

Walkley y Black - Colorimétrico Con base en la materia orgánica

Bray II y Kurtz - Colorimétrico Acetato de amonio 1N, pH 7. Absorción

atómica Cloruro de potasio 1 N

Walkley y Black colorimétrico Ca:Mg, Mg:K, K:Mg, Ca:K, (Ca+Mg)/K

5262 5268 5403

5350 5349 5349 5263 5403

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4.5 ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN

Para la discusión de los resultados, se realizó un análisis estadístico con el análisis de varianza, un multivariado (componentes principales y un análisis de conglomerados), que permitió establecer los principales factores y el porcentaje de participación que tienen cada una de las variables evaluadas, facilitando realizar las respectivas correlaciones más pertinentes dentro de las variables físicas, químicas, procurando determinar las variables más sensibles a los cambios en los tiempos de uso del suelo que sirva de indicador de la situación actual de los suelos evaluados.

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5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El presente capítulo se divide en dos partes: el primero de ellos reúne la información discutida a través del análisis de varianza, y en el segundo se hace una discusión según el análisis estadístico multivariado (componentes principales y un análisis de conglomerados), con las variables de mayor peso estadístico.

A continuación se presenta los resultados de las propiedades físicas y químicas que se evaluaron en suelo en la zona de muestreo. Tabla 3. P valor de algunas variables físicas y químicas en los suelos a través del tiempo de uso de 0 a 20 años bajo monocultivo con fríjol voluble relevo maíz.

Variables

Valor – P

Textura

Arenas (A) 0,6507

Limos (L) 0,5013

Arcillas (Ar) 0,3673

Densidad aparente (Da) 0,4801

Densidad real (Dr) 0,3812

Porosidad (%) 0,1151

Distribución de agregados (DMP) 0,5807

Estabilidad de agregados (DMP) 0,3937

Humedad gravimétrica (%) 0,7993

Ph 0,4473

Materia orgánica (%) 0,1596

Fósforo (mg/kg) 0,3544

CIC (cmol/ kg-1

) 0,2064

Calcio (cmol/ kg-1) 0,5505

Magnesio (cmol/ kg-1) 0,0757

Potasio (cmol/kg-1) 0,8289

Nitrógeno (%) 0,1516

Carbono (%) 0,1615

Relación Ca: Mg 0,8288

Relación Mg:K 0,0027**

Relación K:Mg 0,0227**

Relación Ca: K 0,8519

Relación (Ca + Mg) / K 0,7795

Producción 0,3528

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5.1 PROPIEDADES FÍSICAS DEL SUELO

El manejo del sistema de producción fríjol voluble relevo maíz, atraves de los diferentes tiempos de uso, no se observó diferencias significativas (P>0.05) para todas las variables evaluadas, esto posiblemente por efectos de las características específicas de los suelos estudiados, el manejo dado por los productores al cultivo que no incluye labranza mecanizada, la rotación de una leguminosa y una gramínea, por tal motivo se realizó un análisis general de algunas de ellas, tomando como base los resultados obtenidos en el laboratorio y en campo. Color

Lo anterior, permitió afirmar que las tonalidades en húmedo variaron de color pardo amarillo a pardo muy oscuro, concordando con el tipo de suelos en los que se trabajó de acuerdo a especificaciones del IGAC (1990), de los cuales es el color 10YR3/3 (pardo oscuro) el que domina en las muestras en este estado (37,04%), con 10 muestras, seguida por el color 10YR4/4 (pardo amarillo oscuro) con cinco muestras (18,52%), el color 7,5YR3/2 (pardo rojizo oscuro) de 6 muestras (22,22%) y tres muestras de color 10YR2.5/2 (pardo muy oscuro),(11,11%), dos 10YR5/4 pardo amarillo (7,41% ) y una muestra (3.70%) de los colores 5YR3/4, 5YR3/3, (pardo rojizo oscuro).

El color predominante en estado seco fue 10YR5/3 (pardo) (33,33%) seguido por 10YR6/4 (pardo amarillo claro) (22,22%) y 10YR6/6 (amarillo pardo) (18,52%), 10YR6/3 (pardo pálido) (14.81%). El color 10YR5/4 (pardo amarillo), 10YR3/4 (pardo amarillo oscuro) (3.7%) fue el que se encontró en menor proporción. Al respecto ante un dominio de pigmentaciones pardas, color característico, que según Valenzuela y Torrente (2013), se denota la presencia de óxidos de hierro en adición a la materia orgánica, que está asociado a estados iniciales a intermedios de alteración del suelo. Textura

Los análisis indican que la textura más representativa fue la franco arenosa (FA), presentando los mayores porcentajes de arenas que oscilaron entre (60,5% - 78,5%), seguido de los limos con valores entre (11,5% - 22,7%), finalmente las arcillas (7,7% - 22%). Estos resultados concuerdan con IGAC 1990, en estudios realizados en el Valle de Sibundoy, esta variación textural se debe a la composición natural de los suelos, no al uso de ellos, de acuerdo con Montenegro (2003), la presencia de fracciones gruesas se traduce en el suelo en facilidad de infiltración, peligro de lavado de elementos nutrientes, aireación media a alta, intercambio gaseoso rápido y retención de humedad baja; consideraciones válidas sólo cuando el suelo presenta contenidos bajos de materia orgánica, de tal forma

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se puede asumir que esta fracción mineral, en las condiciones evaluadas correspondiente a los suelos con uso continuo con fríjol relevo maíz. Densidades

Los valores de densidad aparente (Da) encontrados oscilaron entre (0,504 a 0,632 g/cc), la Da media fue 0.58 g/cc lo que obedece a que a pesar de las labores agrícolas pueden afectarla, existen otros factores que la determinan como el origen del suelo, especialmente referidos a sus materiales (orgánicos, piriclásticos, arcillosos), la textura, contenidos de materiales orgánicos (Unigarro y Carreño, 2005); mientras que la densidad real (Dr) osciló entre 2.2 a 2.5 g/cc, situación considerada normal ya que de acuerdo con lo expresado por Henríquez y Cabacelta (1999), esta propiedad presenta una baja variabilidad con relación a la densidad aparente, en este sentido Coral et al., 2003 citado por Burbano, et al.,

2005, afirma que la densidad real depende de la mineralogía de los suelos y del contenido de materia orgánica, Jaramillo (2004) y Burbano y Cadena (2009), coinciden en que la Dr varía entre 2.6 a 2.75 g/cc en todos los suelos agrícolas y cuando existen valores por debajo de los mencionados, se deben a la presencia de altos contenidos de materia orgánica en el suelo. Porosidad

Las fluctuaciones de porosidad para todos los tiempos estuvieron en rangos de 80,4 % a 65,3 %, con un promedio general de 74,5 %, (Figura 2). Los valores están relacionados con los contenidos de materia orgánica (Tapia y Rivera, 2010); Soriano y Pons (2004), coinciden en que la porosidad se relaciona directamente con la retención y movimiento del agua en el perfil del suelo. Es una propiedad física esencial ya que la aireación y transporte de oxígeno al sistema radicular de las plantas garantizan la facilidad con que las raíces pueden anclar y sostenerse en el suelo y permitir así la rápida absorción de nutrientes de la solución del suelo. Figura 2. Variación de la porosidad total a través del tiempo de uso del suelo bajo el sistema fríjol voluble relevo maíz.

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75,58175,096

67,996

72,881

75,01674,411

78,96

75,678

74,712

PO

RO

SID

AD

(%

)

AÑOS

Distribución de poros

El valor más elevado en el porcentaje de macroporos (Figura 3), se presentó en el tratamiento con 8 años consecutivos con cultivo de fríjol relevo maíz (17.6%) el cual no mostró que hay variación con los tratamientos restantes y el más bajo fue en los bosques con un promedio (14.2%). También se encontró que en lo relacionado a mesoporosidad la variación más alta fue para los lotes con 8 años (10.9%) y con diferencias estadísticas significativas con los bosques cuyo valor fue el más bajo (1.2%). Con relación a los microporos los resultados más altos se obtuvieron en el tratamiento de bosque (34.8%), no encontrándose diferencias estadísticas significativas con los otros tratamientos. Investigaciones realizadas por Amézquita (2003), establecen que en un suelo se debe mantener entre un 10–15% de macroporos, 20-25% de mesoporos y un 10– 15% de microporos en los primeros 25 cm de profundidad; si se comparan éstos valores con los obtenidos en ésta investigación, se presentó una situación totalmente alejada de estas relaciones, en donde el porcentaje de microporos dominó en todos los tratamientos con un promedio general de 28.43% en los suelos bajo uso consecutivo con fríjol, incluido el testigo. Un comportamiento similar encontró Galvis (2005), al evaluar la distribución de poros en suelos oxisoles bajo diferentes sistemas de manejo de en el municipio de Puerto López, departamento del Meta, encontrando un predominio en el porcentaje de microporos, especialmente en aquellos suelos intervenidos con

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algún tipo de actividad agrícola; mientras que en aquellos suelos provenientes de sabana nativa y bosque, el predominio fue de los macroporos. Los resultados encontrados permiten afirmar que el bajo porcentaje de mesoporos le significa al suelo una baja capacidad de estos para almacenar agua aprovechable para las plantas y que el predominio de los microporos para todos los tratamientos evaluados bajo monocultivo con fríjol relevo maíz con promedio general de 6.24%, se convierten en una característica limitante para estos suelos ya que se limita la disponibilidad de agua para el cultivo, puede generar procesos de deficiencia de nitrógeno, calcio, magnesio, azufre que se mueven por procesos de flujo de masas realizados en los mesoporos. Por tal razón, conviene en considerar la opción de adoptar un tipo de labranza que ayude a modificar tal situación. Al respecto, Amèzquita (1994) manifiesta que existe una relación estrecha entre los procesos de absorción de nutrientes que se encuentran en el suelo, los cuales pueden ser absorbidos por interceptación de las raíces, flujo de masas y difusión y la distribución del tamaño de poros, la interceptación ocurre fundamentalmente por macroporos, el flujo de masa por mesoporos y la difusión por los microporos (Figura 3). Figura 3. Variación macroporosidad, mesoporosidad y microporosidad en el suelo a través del tiempo de uso bajo monocultivo con fríjol voluble relevo maíz.

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Resistencia a la penetración

En el Anexo B, se indican los valores para interpretar la resistencia a la penetración. Los resultados de la resistencia a la penetración, en los diferentes lotes en monocultivo de fríjol relevo maíz, permitieron concluir que existe entre baja a alta penetrabilidad, en los primeros 5 cm, tal como se puede apreciar en la Figura 4 Figura 4. Variación de la penetrabilidad en el suelo a través del tiempo de uso bajo monocultivo con fríjol voluble relevo maíz.

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La figura 4, muestra claramente el efecto del manejo del suelo. En el bosque natural los valores de resistencia a la penetración en los primeros 5 cm fueron (0,74 Mpa) y a medida que pasa el tiempo de uso esta se va incrementando hasta un valor de 1.63 Mpa a los 20 años, correspondiendo a una resistencia alta, el porcentaje de humedad varió entre 14,7 a 24.3 %, lo que permite pensar que hay buena cantidad de humedad. Estos resultados, están relacionados como lo afirma Jaramillo (2001) con el contenido de materia orgánica, la densidad aparente, la permeabilidad (conductividad hidráulica saturada), el contenido de arena, arcilla y limos. El Anexo C, y la figura 4 muestran los resultados promedio de los diferentes tiempos de uso, que a medida que se profundiza en el perfil del suelo la resistencia a la penetración se ve incrementando en los primeros 25 cm. De igual forma se detectó que a partir de los 10 cm de profundidad, hay problemas de alta resistencia mecánica del suelo a la penetración, especialmente para los lotes correspondientes a suelos con 12, 15, 18 y 20 años consecutivos, cuya resistencia a la penetración oscila entre 1.6 y 1.9 MPa, ya que de acuerdo con lo expresado por Amézquita (1998) citado por Báez, et.al., (2003), el nivel crítico de

resistencia mecánica del suelo corresponde a 1,5 Mpa, valor por encima del cual hay dificultad para que las raíces puedan penetrar sin obstáculos en el suelo. Al respecto, Lal (1994), manifiesta que a valores entre 1.5 y 2.0 Mpa existe una limitación moderada en el suelo y entre 2,0 y 2.5 Mpa la limitación es severa. A medida que se profundiza en el perfil del suelo y se avanza en el tiempo de uso de los lotes bajo monocultivo, la resistencia mecánica a la penetración es mayor, igual que la humedad, llegando a oscilar de los 5 a 25 cm de profundidad del perfil en 0.68 a 0.89 MPa, (16 a 36 % H) del tratamiento correspondiente a 2 años bajo monocultivo; en los bosques que oscilaron entre 0.74 a 0.83 Mpa (10.7 a 31.7 %H) estimándose como valores de baja resistencia a la penetrabilidad, este mismo comportamiento se manifiesta además en los lotes de 8 años (1.39 a 1.63 Mpa), (13.7 a 28 %H), 12 años (1.46 a 1.72 Mpa), (17 a 31.7%), 15 años (1.08 a 1.62 Mpa) (22 a 38 % H) 20 (1.63 a 1.91Mpa), (20 a 39 % H) valores que indican una media a alta resistencia a la penetrabilidad tal como lo muestra las gráficas 7. De acuerdo con Ruíz (1999); Lal (1994) consideran que con una resistencia a la penetración que oscile entre 0.5 a 1 Mpa las limitaciones son bajas, 1.0 a 2.0 MPa, fluctúa entre una media y alta limitación para el desarrollo radicular; de tal forma que se podría afirmar que el cultivo de fríjol relevo maíz, se está desarrollando bajo condiciones de penetrabilidad aceptables que fluctúan entre baja, media y alta limitación que se incrementan a mayor tiempo de uso, donde la condición de monocultivo ha llevado a disminuir la calidad del suelo por la falta de rotación de cultivos que promueven no solo una remoción natural de nutrientes , al presentarse un diferente sistema radical que promueva una exploración de área

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diferente en el perfil del suelo, sino que también le significa un aporte diferente de materia orgánica que favorecería la diversidad biótica del suelo. Resultados similares, fueron encontrados por Obando (2000), Mora et al., (2001), Alvarez et al., (2009), quienes reportan que en el manejo de agricultura

convencional mostró una mayor resistencia a la penetración, y sus valores se relacionan con el tipo de manejo dado a los suelos y que en los bosque se presentan los menores valores. Distribución de agregados

En cuanto a esta propiedad, se pudo determinar que el DMP fluctuó entre 1.3 a 2.4 mm, representando que los agregados son moderadamente estables al encontrarse en rangos entre 1.5 – 3.0 mm, como lo afirma IGAC (1990), esta respuesta posiblemente se debe a que en el manejo de labranza del cultivo se realiza con azadón y la utilización de maquinaria pesada es nula en todos los lotes evaluados a través de los años, además la aplicación frecuente en todos los ciclos del cultivo de materia orgánica, la incorporación en las calles de los residuos de la caña de maíz y fríjol, mejoran la agregación del suelo. Estabilidad de agregados

Los suelos de la investigación fueron moderadamente estables, ya que el diámetro medio ponderado (DMP), osciló entre 2.0 a 2.4 mm, el hecho de la no alteración de esta propiedad a través del tiempo de uso del suelo, guarda una estrecha relación con la porosidad, ya que de acuerdo a lo expresado por Cairo y Fundora (1994), si la porosidad disminuye con el tiempo, resulta que hay alteración de la estructura del suelo, pero si la variación de la porosidad es poca, muestra que no hay alteración notable de la estructura y esta se mantiene a pesar de las inclemencias climáticas, laboreo de los suelos, situación concordante con lo encontrado en esta investigación. Conductividad hidráulica (K)

Al tomar los rangos de clasificación propuestos por el IGAC (1990), en todos los tratamientos que constituyeron la investigación, se la calificó en un alto porcentaje (77,8 %) en lenta, el 11,11 % es moderadamente lenta, y el 11,11% muy lenta. ya que se encuentra entre < 0.1 y 1.6 cm/hora. Anexo D.

45

Por lo anterior se concluye que los niveles obtenidos de conductividad hidráulica oscilaron entre muy lentos, lentos y moderadamente lentos por cuanto no se observó que hay variación entre la mayoría de ellos, es así que los suelos con uso continuo bajo monocultivo con fríjol relevo maíz, cuyo comportamiento obedece a razones de formación de los suelos y el alto nivel freático presente en la zona de estudio, al respecto Legarda et al., (2002), afirman que los valores de

conductividad hidráulica expresan la habilidad del suelo saturado de permitir el paso del agua, esta al evaluarse en las capas superiores del suelo es el parámetro más importante del mismo en los problemas de drenaje, está influenciada por el tamaño y forma de los espacios porosos a través de los cuales el agua se mueve. 5.2 PROPIEDADES QUÍMICAS DEL SUELO

A continuación, se presenta los resultados de las propiedades químicas (pH, MO, P, CIC, Ca, Mg, K, N, C) y las relaciones de bases del suelo por tiempo de uso en el monocultivo de fríjol relevo maíz. Los cultivos de fríjol y maíz, se desarrollaron en condiciones de media a alta fertilidad, con presencia de lluvias los resultados globales de esta investigación en los diferentes tiempos de uso, determino que no hay variación (P>0.05) para las variables pH, Materia Orgánica (MO), Fósforo (P), Potasio (K), Magnesio (Mg), Calcio (Ca) y Capacidad de Intercambio catiónico (CIC), Nitrógeno (N), Carbono orgánico (Tabla 3). pH

Si se considera la clasificación del pH de los suelos según Salamanca (1985), los suelos pertenecientes a los diferentes tratamientos de tiempo de uso, 0, 2, 4, 6, 8,18 y 20 años se determinaron como fuertemente ácidos por estar entre los rangos de 5.1 a 5.5 y los suelos de 12 y 15 se califican como moderadamente ácidos, cuyos rangos están entre 5.6 a 6. De acuerdo al estudio realizado por el IGAC (1990), donde se afirma que los suelos del área de estudio presentan pH por debajo de 5.5. En la zona de estudio se presenta altas precipitaciones que probablemente son la causa de un lavado permanente de los suelos y por consiguiente la pérdida considerable de cationes tales como el calcio, magnesio y potasio, al respecto el Plan de ordenación y manejo de la cuenca alta del río Putumayo (PONCA) (2010), los valores de pH encontrados en suelos de la consociaciòn San Jorge donde se ubican las fincas que se evaluaron, están entre muy fuerte a fuertemente ácido, manteniendo una tendencia general con relación a los suelos del resto del país, situación que se corrobora con lo encontrado en esta investigación.

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Materia orgánica del suelo. El análisis de varianza (Tabla 3) para esta propiedad, resultó no significativo (P>0.05), entre los diferentes tratamientos.

Los contenidos oscilaron entre 4.98% a 8.37%, en donde es el testigo el tratamiento que presentó el mayor contenido con 8.37% seguido por el tiempo de uso de 6 años con él se observa que hay variación con los 2, 8, 12, 18, años de uso (Figura 5). Lo anterior demuestra que aunque el cultivo de maíz hace un aporte significativo de materiales precursores para formar materia orgánica, estos difícilmente se mineralizan por la alta humedad que presentan los suelos, limitando así el aporte de nutrientes y los demás efectos positivos que tiene la materia orgánica en los suelos Figura 5. Contenidos de materia orgánica (%) en el suelo a través del tiempo de uso bajo monocultivo con fríjol voluble relevo maíz.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9 8,37

4,985,43

8,08

5,325,14

5,99

4,94

5,68

MA

TE

RIA

OR

GA

NIC

A (

%)

AÑOS

Sin embargo, estos contenidos de materia orgánica le otorgan a los suelos una apreciación de un nivel de bajo hasta medio, ya que de acuerdo a la calificación propuesta por Castro y Gómez (2013) Anexo E, califican a los suelos de clima frío con bajo contenido de materia orgánica, aquellos cuyo nivel sea menor al 5% y un nivel medio de 5% hasta el 10%. Similares resultados se encontraron en el Plan de ordenamiento de la cuenca alta del río Putumayo (2010), quienes al hacer una evaluación del contenido de

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materia orgánica en suelos de la consociación San Jorge presentan niveles de bajos a medios de materia orgánica. Capacidad de intercambio catiónico (CIC)

Se obtuvieron promedios similares se encontró que los valores fluctuaron entre 18.17 a 26.4 cmol (+) Kg-1. De acuerdo con Castro y Gómez (2013), se puede afirmar que en general los suelos evaluados presentaron una capacidad de intercambio catiónico de media a alta, posiblemente debido a la cantidad de materia orgánica presente, ya que estas dos variables están altamente correlacionadas. Frente a esto, Gavilán (2004) sostiene que los materiales orgánicos presentan una elevada capacidad de intercambio catiónico y por tanto, una alta capacidad tampón frente a cambios rápidos en la disponibilidad de nutrientes y en el pH. En consecuencia, la CIC constituye un depósito de reservas para los nutrientes, lo cual favoreció el comportamiento productivo del cultivo de fríjol relevo maíz. Los nutrientes P, Ca, Mg, K no presentaron diferencias estadísticas significativas para los diferentes tiempos de uso (P>0.05) (Tabla 3). Fósforo

Los valores encontrados variaron entre 18.37 y 59.93 mg/kg, estos contenidos le otorgan a los suelo una apreciación de niveles que oscilan entre bajos, medios y altos, de acuerdo a la calificación propuesta por Castro y Gómez (2013). Calcio

Los resultados medios fueron altos para el testigo bosque, los 12 y 15 años de tiempo de uso con el monocultivo, con 8.75, 6.43, y 6.17 cmol+/ Kg-1 respectivamente, y los valores más bajos para los tratamientos de 8 y 4 años con valores 2.24 y 2.81 cmol+/Kg-1. De lo anterior se determinó que el contenido de calcio en los suelos evaluados en mayor porcentaje (77.8%) fue de medios a altos por lo que según Barber (1995) su contenido depende del material de origen, el grado de meteorización y la aplicación de enmiendas. Magnesio

Los valores fluctuaron de la siguiente manera el tratamiento con mayor contenido se presentó en el bosque con un valor 1.41 cmol+/Kg-1 que es un valor medio, se presentan niveles bajos en los tiempos de uso de 6, 12 y 15 años con valores de 0.62, 0.65, 0.58 cmol+/Kg-1, y niveles muy bajos para los tratamientos 2, 4, 8, 18 y 20 años con 0.39, 0.28, 0.42, 0.33, 0.4 cmol+/Kg-1, respectivamente, por tal

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razón son considerados en un alto porcentajes 88.9% como bajos y muy bajos, generando baja disponibilidad de magnesio para la planta, debido a la alta lixiviación que se presenta por las precipitaciones de la zona. Potasio

La cantidad media de K, se pudo observar que los valores más altos fueron en el bosque 0.51 cmol+/Kg-1, y los más bajos 0.28 cmol+/Kg-1, al respecto, Lora (1994) manifiesta que en suelos ácidos como lo son los estudiados, en muchos casos han sido lixiviados por las altas precipitaciones de la zona, presentan una baja saturación de bases. Es de esperar que en suelos ácidos altamente interperizados contengan bajas cantidades de este elemento. Nitrógeno

Los valores promedios de este nutriente; oscilaron entre 0.32 % para el bosque y 0.19 % para el tiempo de uso de 2 y 18 años, estos contenidos de nitrógeno, le otorgan al suelo una apreciación de un nivel entre medio y bajo, ya que de acuerdo a la calificación propuesta por Gómez (2005), califica a los suelos de clima frío con contenido bajos de nitrógeno, a aquellos cuyo nivel sea menor al 0.25% y medio entre 0.25 y 0.50%. Carbono orgánico

El contenido varió entre 4.85% y 2.87%, en donde el testigo es el bosque presentó el mayor valor, al respecto Aguilera (2000) afirma que el COS está asociado a la materia orgánica del suelo, proporciona coloides de alta capacidad de intercambio catiónico, lo cual se ve reflejado en el presente estudio con valores de la CIC, que fluctuaron entre 24.8 a 18.17 cmol+/Kg correspondientes a un estimativo alto y medio. Balance de Bases. Relación Calcio – Magnesio Ca/Mg.

Los valores medios oscilaron entre 5.37 para los 8 años de uso y 12.82 para los 18 años, de acuerdo con Gómez (2013), los niveles de interpretación de la relación Ca/Mg, muestran que en los tratamientos evaluados existe una deficiencia de Mg como lo determinaron los diferentes análisis de suelos cuyos niveles fluctuaron entre muy bajo y bajo contenido de Mg al presentarse una relación mayor de 6.

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Es por ello que según Guerrero (1980), los niveles satisfactorios de la fertilidad de un suelo en las regiones húmedas depende del uso de enmiendas para balancear las pérdidas de Ca y Mg. Las enmiendas no sólo mantienen los niveles de Ca y Mg sino que también proveen de una estabilidad física y química en el suelo, y además, en términos generales el Ca y Mg se encuentran disponibles como cationes de intercambio y la cantidad disponible tiene una relación directa con la meteorización de los minerales, el grado de lixiviación y la porosidad. Relación Magnesio - Potasio Mg/K

El análisis de varianza (Tabla 3), muestra diferencias estadísticas altamente significativas (P< 0.05), entre tratamientos correspondientes al tiempo de uso del suelo bajo el monocultivo de fríjol voluble con relevo maíz con relación al testigo. Las diferencias son notorias por cuanto, se aprecia que la relación Mg/K osciló entre 0.91 a 2.75, en donde es el testigo el tratamiento que presentó el mayor valor en la relación, el que a su vez, presentó diferencias estadísticas significativas con los demás tratamientos cuyos valores fluctuaron entre 0.91 y 1.73 (Figura 6).

Figura 6. Variación de la relación Mg:K del suelo a través del tiempo de uso bajo

monocultivo con fríjol voluble relevo maìz

Sin embargo, estos valores en la relación, le otorgan al suelo una apreciación de un nivel de deficiencia en magnesio, ya que de acuerdo a la calificación propuesta por Gómez (2013), determina que los suelos con relaciones menores de 6 son deficientes en magnesio.

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Lo anterior demuestra que una relación ideal es aquella que tiene un valor entre 6 y 8 en donde los dos elementos se encuentran en equilibrio en el suelo, si supera esta relación un valor de 10 se presenta deficiencia de potasio, y si el valor es menor a 6 se puede presentar deficiencia de magnesio, por lo cual se recomienda aplicarlo al suelo. De acuerdo al resultado obtenido se concluye que hay una deficiencia de Mg debido a que el valor correspondiente es menor a 6 lo que ratifica lo encontrado a partir de la relación Ca/Mg, las concentraciones de Mg en el complejo de cambio varían según el material parental, la textura, presencia de otros cationes, la acidez, la lluvia, la extracción de los cultivos y los aportes vía fertilización y encalamiento, en este sentido como lo afirma (Havlin et al., 1999) las deficiencias de Mg tienden

a ocurrir cuando los suelos son ácidos, altamente lavados, con baja CIC, entre otros. Relación Potasio - Magnesio K/Mg

De acuerdo con el análisis de varianza se encontraron diferencias estadísticas significativas entre los tratamientos (P<0.05), el testigo y los diferentes tiempos de uso. Se encontró que el menor valor en esta relación se presentó en los suelos correspondientes a bosque 0.36 y lotes con más altos valores los de 18, 2, 4 años con 1.1, 1.05 y 1,0 respectivamente (Figura 7).

Figura 7. Variación de la relación K /Mg del suelo a través del tiempo de uso bajo

monocultivo con fríjol voluble relevo maíz.

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0,36

1,051

0,82

0,74

0,590,58

1,1

0,88

K:M

g

AÑOS

51

De acuerdo con Castro y Gómez (2013), quienes dan una estimación conceptual de esta variable se puede afirmar que en general los suelos evaluados presentan una marcada deficiencia de magnesio como se manifestó anteriormente, porque los valores de esta relación son mayores de 0.3. Relación Calcio – Potasio Ca/K

Los resultados de esta relación variaron entre 9.91 a 18.52, lo que permite afirmar que de acuerdo con Lora (2013) al igual que Unigarro., et al (2009), en

general los suelos evaluados en los tiempos de uso de 0, 2, 12, 15,18 y 20 años presentan una relación ideal fluctuando entre 12 y 17 y para los tiempos de uso de 4, 6, 8 años la relación es menor de 15 presentándose deficiencia de calcio. Relación Calcio + Magnesio/Potasio (Ca+Mg)/K

Los resultados promedios, indican que los valores más bajos se presentaron en

el tratamiento de 8 años de uso, con un valor de 8.65 y el más alto a los 15 años

con 20.25.

De acuerdo con Gómez (2005), quien da una estimación conceptual de esta variable se puede afirmar que en general los suelos evaluados presentan una deficiencia de magnesio porque los valores obtenidos en todos los tratamientos fueron inferiores a 20, a acepción del tratamiento de 15 años de tiempo de uso cuyo valor fue el ideal para estos tres nutrientes 20,25.

5.3 EVALUACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE FRìJOL VOLUBLE (kg/ha), EN

FUNCIÓN DEL TIEMPO DE USO DE LOS SUELOS.

La producción de grano seco a través del tiempo de uso de los suelos evaluados en el municipio de Sibundoy, tiene una tendencia a incrementarse hasta los ocho años uso con un valor promedio de 3045 kg/ha, a partir del cual inicia una disminución de la misma hasta 2499 kg/ha a los 20 años de uso (Figura 8 y Tabla 4). Los resultados anteriores, indican que los promedios más altos se obtuvieron en los lotes de 8 años de uso con 3045 kg/ha y los más bajos a los dos y 20 años con 2520 y 2499 kg/ha respectivamente, los que se encuentran por encima del promedio nacional que está entre 1200 a 1400 kg/ha según Corpoica (2013).

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Tabla 4. Comportamiento de la producción (kg/ha) grano seco en el suelo a través del tiempo de uso bajo monocultivo con fríjol.

AÑOS REPETICIONES

(Kg/Ha) PROMEDIO

1 2 3

2 2583 2457 2520 2520

4 2394 2583 2772 2583 6 3465 2646 2457 2856

8 2520 3780 2835 3045 12 2835 2961 3087 2961

15 2646 2772 2835 2751 18 2583 2646 2583 2604

20 2520 2457 2520 2499 Figura 8. Variación de la producción (kg/ha) en el suelo a través del tiempo de uso bajo monocultivo con frijol voluble relevo maíz.

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Esta producción posiblemente se debe a que las propiedades físicas y químicas no se han afectado notablemente a través del tiempo de uso, y por ello se ha mantenido. Otros factores determinantes en la producción, fueron los relacionados con la precipitación pluvial y la humedad de los suelos, la cual estuvo influenciada por la provisión de humedad para el cultivo. Todos estos componentes, permitieron mantener una producción alta en los diferentes tiempos de uso. Los resultados obtenidos en la presente investigación, son similares a los reportados por Preciado (1997), quien al evaluar la producción de arroz a través del tiempo de uso del suelo bajo uso consecutivo, encontró que esta no disminuía, sin embargo cabe anotar que dicha investigación se hizo en suelos que son labrados intensivamente a través del tiempo, situación que pone de manifiesto el efecto contrastante de los sistemas de monocultivo de arroz y fríjol voluble relevo maíz, en la producción del cultivo por estar en niveles superiores al promedio nacional. 5.4 ANÁLISIS MULTIVARIADO

A través de este análisis se da a conocer las posibles interrelaciones entre las variables físicas y químicas del suelo en el monocultivo con fríjol voluble relevo maíz, bajo intensidades de tiempo de uso continuo en 2, 4, 6, 8, 12, 15, 18 y 20 años y en el tratamiento testigo correspondiente a bosque secundario. 5.4.1 Correlaciones múltiples entre las variables evaluadas. La tabla 5, reúne

las correlaciones múltiples para las 27 variables físicas y químicas de los suelos evaluadas. Se logró establecer que el contenido de materia orgánica presentó una correlación altamente significativa con la CIC, cuyo coeficiente fue 0.788, también tiene relación directa con el contenido de nitrógeno total, carbono orgánico, microporosidad, humedad gravimétrica con coeficientes de 0.998, 1.00, 0.503, 0.525 respectivamente, y existe una correlación negativa con la densidad aparente valor - 0.325. Estos resultados, permiten afirmar que el comportamiento de la MO en los suelos, influyen en las propiedades físicas y químicas. En lo físico permite la agregación de partículas del suelo, lo que mejora su estabilidad, porosidad, estructura física, de esta manera se incremente la capacidad de infiltración y retención de agua en forma óptima. Al respecto Burbano, 1989; Kolmans y Vásquez, 1996; Jaramillo 2001 afirman que la materia orgánica ayuda a mejorar las propiedades químicas del suelo y a retener los nutrientes; actúa como amortiguador regulando la disponibilidad de estos según las necesidades de las plantas. Por ejemplo en suelos ácidos, impide la fijación del fósforo, neutraliza el efecto tóxico del aluminio, aporta N, P, S

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principalmente, incrementa el valor de la CIC, es muy importante en los trópicos por su propiedad tampón o amortiguadora (“Bufferin”) de los nutrientes, la densidad aparente está afectada por el contenido orgánico, los valores más bajos se obtienen en suelos con altos contenidos, valores inferiores de 1 g/cc. El pH presentó una correlación positiva y altamente significativa con las relaciones de bases Ca/K con un valor de 0.538 y (Ca+Mg)/K con 0.549. Además los elementos relacionados con las propiedades de cambio son los cationes y la presencia de uno u otro depende del grado de acidez del suelo, del origen de las cargas (arcillas + materia orgánica y de las propiedades del elemento como energía de retención, radio iónico y valencia (Castro y Gómez, 2013), en general los suelos ácidos presentan baja disponibilidad de bases, de fósforo y molibdeno. (Jaramillo, 2001) El fósforo tiene una correlación altamente significativa y positiva con Ca, Ca/Mg, Ca/K y (Ca+Mg)/K con valores de 0.694, 0.526, 0.627, 0.654 para cada variable, estos resultados, se deben posiblemente a que en suelos de pH elevado, la actividad del calcio controla la solubilidad del fósforo, las relaciones encontradas indican que el H2PO4 de los fosfatos de calcio es soluble en suelos ácidos e insolubles en medios alcalinos, además en la disponibilidad del P para las plantas influye la disponibilidad de Ca (Lora 1994), al respecto Sanchez y Uehara (1980), citados por Guerrero (1994) plantean que para evitar la fijación del P y aumentara la eficiencia es recomendable la utilización de enmiendas calcáreas y silicatadas. La CIC presentó una correlación positiva y altamente significativa con el Mg = 0.536, K= 0.561, N = 0.786, C = 0.788, microporosidad = 0.571 esto debido a que los cationes más importantes en el proceso de intercambio, por las cantidades de ellos que participan en dichos procesos son Ca+2 Mg+2, K+ y Na+ (las bases del suelo) Jaramillo, (2001). Esta propiedad está estrechamente relacionada con la fertilidad del mismo, la carga negativa que tienen los coloides orgánicos y minerales esta neutralizada por los iones de carga positiva atraídos por la superficie de éstos; de ahí la importancia de que a mayor CIC, mayor fertilidad en el suelo (Salamanca, 1984).

Amezquita (1994), afirma que existe una relación estrecha entre los procesos que permiten el contacto de los elementos nutritivos con la raíz y la distribución del tamaño de poros, la interceptación ocurre fundamentalmente por los macroporos, el flujo de masa por mesoporos y la difusión por los microporos en el caso de K este mecanismo es predominante en suelos naturales, debido al movimiento de los iones de un punto de mayor concentración ( solución del suelo) a otro de màs baja concentración (rizosfera y superficie de la raíz), y por difusión se mueve el 78% del K (Lora 1994).

Para bases intercambiables como el Ca la correlación fue positiva y altamente significativa con Mg, K, Ca/Mg, Mg/K, Ca/K, microporosidad y correlación negativa

55

con K/Mg, mesoporosidad, estabilidad de agregados con valores -0.560, -0.535, -0.675. El Mg la correlación altamente significativa y positiva la presento con K= 0.81, Mg/K = 0.540 microporosidad = 0.615, distribución de agregados = 0.599, humedad gravimétrica = 0.518, humedad volometrica = 0.516. Con respecto al K las correlaciones altamente significativas y positivas se presentaron con microporosidad = 0.674, distribución de agregados = 0.590, humedad gravimétrica = 0.692 y humedad volumétrica = 0.688 y significativas negativas con macroporosodad = - 0.514, mesoporosidad = - 0.669.

El N presentó una correlación positiva altamente significativa con el carbono orgánico, cuyo coeficiente fue de 0.998. Al respecto Aguilera (2000) manifiesta que el carbono orgánico del suelo (COS) se relaciona con la sustentabilidad de los sistemas agrícolas afectando las propiedades del suelo relacionadas con el rendimiento sostenido de los cultivos. El COS se vincula con la cantidad y disponibilidad de nutrientes del suelo, al aportar elementos como el N cuyo aporte mineral es normalmente deficitario. Además, al modificar la acidez y la alcalinidad hacia valores cercanos a la neutralidad, el COS aumenta la solubilidad de varios nutrientes.

Con los valores de nitrógeno total y carbono orgánico se determina la relación C/N, esta relación es muy importante como lo afirma el CIAO (1997), porque da una idea de los procesos que están regulando la disponibilidad de nitrógeno en el suelo por descomposición de la materia orgánica, la competencia por nitrógeno asimilable entre la planta y los microorganismos aparece cuando la relación es alta, en perjuicio de la planta; lo que equivale a decir que el aporte de nutrientes por parte de la materia orgánica es poco eficiente. Cuando la relación es baja, seguramente la materia orgánica da buenos suministros de algunos nutrimentos.

Al respecto Aldana (2005), Aguirre (2007), afirman que la relación carbono – nitrógeno se clasifica como baja cuando es menor a 10, indica que la materia orgánica da buen suministro de nitrógeno, fósforo, azufre, disponible para las plantas y es propia de climas cálidos en suelos bien aireados. Entre 10 - 12 relación media indica que hay un suministro normal de nutrientes por descomposición de la materia orgánica, mayor 12 es una relación alta, indica que el aporte por descomposición de materia orgánica es muy lento, lo cual es debido a clima muy frío, suelos muy ácidos o muy alcalinos y encharcamientos.

La relación de bases presenta las siguientes correlaciones positivas altamente significativas Ca/Mg con Ca/K con valor de 0.789, (Ca+Mg)/K = 0.747, Mg/K con Ca/K = 0.665, (Ca+Mg)/K = 0.706, y negativa altamente significativa con K/Mg = - 1.00, la relación K/Mg presenta correlaciones negativas altamente significativas con Ca/K = - 0.668 y (Ca+Mg)/K = - 0.709.

Al respecto León (1994) manifiesta que, en general los contenidos muy altos de Ca2+ y Mg2+ disminuyen la absorción del K+ y que los niveles elevados de K+

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pueden llegar a agravar la deficiencia de Mg2+. Pese a lo expuesto se debe resaltar que las plantas tienen una capacidad de adaptación bastante grande y solo en condiciones de relaciones extremas serían afectadas en su crecimiento. León (1994) sugiere las siguientes reglas prácticas como guía: i) no se debe dejar que el contenido de potasio esté por encima del Mg2+, ii) el mantener altos contenidos de Ca2+ ayuda a evitar las pérdidas de K+ por lixiviación y reduce el consumo de lujo de K+.

La densidad aparente tiene una correlación inversa y significativa con la porosidad, cuyo coeficiente fue - 0.806, al igual que la microporosidad con la macroporosidad con un valor de - 0.858 y la mesoporosidad - 0.954 y positiva significativa con la humedad gravimétrica y volumétrica con valores de coeficiente 0.805 y 0.801respectivamente.

La macroporosidad presentó una correlación altamente significativa positiva con la mesoporosidad con un valor en la correlación 0.696 y negativa con la humedad gravimétrica - 0.700 y volumétrica con - 0.694

57

Tabla 5. Matriz de correlaciones múltiples entre las propiedades físicas y químicas

58

5.4.2 Componentes principales. El análisis de componentes principales se

trabajó con los promedios resultantes de las repeticiones en cada tratamiento, es así como se obtuvieron 27 observaciones para los diferentes tiempos de uso, con 27 variables físicas y químicas. Además se calculó el coeficiente de variación para determinar que variables son las de mayor variabilidad y así seleccionar aquellas que forman parte de la discusión (Anexo F). Al presentar bajo coeficiente de variación menor al 20%, de las variables pH, arenas (%), densidad aparente, densidad real, porosidad %, estabilidad de agregados (Yoder), humedad gravimétrica (%), humedad volumétrica (%), se considera que existe una relativa uniformidad de este componente en todos los suelos que constituyen el estudio, es decir que son variables con bajo poder de discriminación y las cuales no son alteradas a través del tiempo de uso del suelo bajo monocultivo, por tal razón se removieron del conjunto de variables que constituyeron el análisis final. Las variables que constituyen el análisis multivariado y por consiguiente las de mayor importancia en la diferenciación de suelos para la presente investigación fueron: materia orgánica, fósforo disponible, capacidad intercambio catiónico (CIC), calcio, magnesio y potasio de cambio, nitrógeno total, carbono orgánico, relaciones de bases Ca:Mg, Mg:K, K:Mg, Ca:K, (Ca+Mg)/K, Limos (%), Arcillas (%), microporosidad, macroporosidad, mesoporosidad, distribución de agregados (Shaker) del total de 27 variables se tomaron 19 considerándolas por lo tanto como representativas en los suelos dedicados al cultivo de frìjol voluble relevo maíz en el municipio de Sibundoy, a través de diferentes tiempos de uso que están ubicadas en los factores que explican el 69.5% El análisis de componentes principales permitió establecer, con base en el valor propio que es mayor a la unidad, un total de tres factores o componentes, los cuales explican el 69.5 % de la variabilidad total de la población (Tabla 6 y 7).

59

Tabla 6. Comunualidades de los componentes principales

Tabla 7. Valores propios de la matriz de correlaciones

60

El primer componente principal explica el 33.348% de la variación, el segundo componente explica el 24.248%, el tercero el 11.861%, lo anterior y para cada componente mencionado está explicado por las siguientes variables (Tabla 9), para el primer componente las variables que tienen mayor contribución son materia orgánica (0.715), capacidad de intercambio catiónico (0.760), magnesio de cambio (0.767), nitrógeno total (0.717), carbono orgánico (0.715), y microporosidad, siendo su correlación positiva, y mesoporosidad (-0.813), con correlación negativa, identificando al componente como orgánico y sus efectos positivos en la fertilidad de los suelos (Figura 9)

Tabla 8. Matriz de correlación entre variables originales y componentes principales

(CP).

1 2 3 4 5

Materia Orgánica ,715 -,510 ,319 -,271 ,170

Fósforo disponible ,272 ,633 -,199 -,135 ,238

Capacidad Intercambio Catiónico (CIC) ,760 -,401 ,094 -,041 ,168

Calcio de Cambio ,689 ,609 -,178 ,207 -,065

Magnesio de Cambio ,767 ,184 ,177 ,468 -,300

Potasio de Cambio ,682 -,108 -,300 ,574 -,070

Nitrógeno Total ,717 -,514 ,305 -,278 ,161

Carbono Orgánico ,715 -,512 ,317 -,271 ,170

Ca:Mg -,013 ,742 -,355 -,403 ,269

Mg:K ,603 ,382 ,556 ,106 -,284

K:Mg -,472 -,526 -,613 ,032 ,111

Ca:K ,309 ,884 ,024 -,318 ,053

(Ca+Mg)/K ,346 ,878 ,069 -,296 ,027

PORCENTAJE DE LIMOS (%) ,193 ,458 ,136 ,426 ,037

PORCENTAJE DE ARCILLAS (%) ,290 ,002 -,021 ,235 ,761

Microporosidad ,759 -,195 -,508 -,205 -,213

Macroporosidad -,554 ,161 ,647 ,155 ,345

Mesoporosidad -,813 ,204 ,386 ,205 ,123

DISTRIBUCION DE AGREGADOS (Shaker) ,391 ,031 -,308 ,423 ,502

Matriz de componente Principalesa

Componente

Método de extracción: análisis de componentes principales.

a. 5 componentes extraídos.

Burbano (1989), Jaramillo (2001), Aguirre y Piraneque (2007), coinciden en que la fracción orgánica del suelo puede considerarse como el principal componente sólido que posee este recurso natural, ya que de alguna manera se relaciona con casi todas las propiedades de él.

61

Figura 9. Diagrama del aporte de las variables cuantitativas a los dos primeros factores principales

En el segundo componente, las variables de mayor peso son fósforo disponible (0.633), las relaciones Ca:Mg (0.742), Ca:K (0.884), y (Ca+Mg)/K (0.878), Ca de cambio (0.609), con correlaciones positivas y materia orgánica (-0.510), Nitrógeno total (-0.514), carbono orgánico, (-0.510), CIC (-0.401),) con correlaciones negativas. En el tercer componente sobresalen la macroporosidad (0.647), la relación Mg/K con correlaciones positivas y K/Mg (-0.613) Como el primer y segundo componente, explican el 57.6% de la variación total, conviene destacar el hecho que con el tiempo las variables que más se han visto influenciadas con el monocultivo han sido las que guardan una estrecha relación con el contenido de materia orgánica (primer componente) teniendo claro la importancia de este factor en las propiedades físicas, químicas y biológicas explicadas anteriormente y condiciones de nutrición (segundo componente), teniendo en cuenta que básicamente las plantas toman los nutrientes de la solución del suelo es necesario considerar aquellos factores que influyen es esta disponibilidad, un adecuado diagnóstico de la fertilidad natural del suelo contribuye de manera importante al manejo integral de los nutrientes que el suelo aporta a la planta. 5.4.3 Análisis de conglomerados. Con el fin de agrupar los suelos con base en

sus variables físicas y químicas, evaluadas en los lotes con diferentes tiempos de

62

uso se realizó el análisis de conglomerados a partir de los componentes

principales seleccionados (Tabla 9 y Figura 10).

Tabla 9. Identificación de los suelos que conforman cada uno de los cuatro grupos que constituyen el análisis de clasificación.

GRUPO Nº

INDIVIDUOS SUELOS %

1

5 1 2 3 18 21 18.52

2

8 4 9 10 12 13 24 25 27 29.63

3

6 6 8 11 20 23 26 22.22

4

8 5 7 14 15 16 17 19 22 29.63

Los suelos 1, 2, 3 pertenecen al tratamiento testigo (bosque), 4, 5, 6 a 2 años de uso, 7, 8, 9 a 4 años, 10, 11, 12 a 6 años, 13, 14, 15 a 8 años, 16, 17, 18 a 12 años, 19, 20, 21 a 15 años, 22, 23, 24 a 18 años, 25, 26, 27 a 20 años. El grupo uno estuvo formado por cinco (5) suelos, los cuales representan el 18.52% de los que se incluyeron en la investigación. Este grupo lo conforman los suelos que representan al bosque (1, 2, 3) y un suelo del tratamiento de 12 años de uso (18) y uno de 15 años (21) bajo monocultivo frìjol relevo maíz, que se caracterizaron por presentar el mayor promedio en magnesio de cambio, relación Mg:K, calcio de cambio, microporosidad, relación (Ca+Mg)/K, y potasio (Anexo G). Figura 10. Conformación de grupos basados en un análisis jerárquico de las variables cuantitativas en suelos bajo monocultivo de frìjol voluble relevo maíz y bosque.

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Hierarc hical Clus ter Analysis

1 3 2 21 18 9 4 24 12 27 25 10 13 6 8 23 11 26 20 22 16 15 14 17 19 7 5

0% 0% 0% 0% 4

Además estos suelos se caracterizan por presentar un bajo índice de mesoporosidad, en la relación K:Mg y en la producción. El grupo 2, se conformó por 8 suelos que constituyen el 29.63% del total de lotes evaluados, y agrupa suelos de varios años de tiempo de uso (2, 4, 6, 8, 18, 20) bajo el mismo manejo, presentando un promedio mayor en las relaciones K:Mg (1.06 - 0.82), caracterizando a este grupo por la deficiencia de Mg con respecto a los demás, al presentar valores mayores de 0.3 en la relación de estos dos nutrientes, además presentaron promedios inferiores con respecto al general en las siguientes relaciones Ca:K (6.59 – 13.18) y (Ca+Mg)/K (7.59 – 14.59), que representa que en estos suelos se presente deficiencias de Mg al presentar valores menores a 15 y 20 respectivamente en cada una, como se explicó en forma individual anteriormente. Explicando estas respuestas por cuanto a los suelos que constituyen este grupo, se les practica un encalamiento no muy regular, y se realiza con cal agrícola que contiene solamente Ca, incrementando el problema de la deficiencia de Mg. Los suelos identificados como 6, 8, 11, 20, 23, y 26 conformaron el grupo tres, correspondientes a los tratamientos de 2, 4, 6, 15, 18, y 20 años de tiempo de uso

64

el cual se identificó por tener mayor promedio que el general en la relación Ca:Mg, (14.79 – 9.48), conformando un 22.22% de la población de esta investigación con lo que se podría afirmar que estos suelos presentan deficiencias de Mg. El grupo cuatro estuvo conformado por 8 suelos que representan a los tratamientos de 2, 4, 8, 12, 15, 18 años bajo monocultivo con frìjol voluble relevo maíz y se caracteriza por presentar los mayores valores promedios que el promedio general en las variables mesoporosidad y macroporosidad y menores en calcio, materia orgánica, carbono, nitrógeno total, distribución de agregados, potasio, CIC, y microporosidad. El análisis anterior determina que en los suelos de la investigación no se observó una diferencia marcada en las propiedades físicas y químicas evaluadas con relación al tiempo de uso de frìjol voluble relevo maíz, porque en los diferentes grupos se incluyen lotes de diferentes tiempos, sin encontrar una diferencia marcada a acepción del testigo que corresponde a bosques secundarios de la zona en estudio. Al no observarse relación en los cambios de las propiedades físicas y químicas, posiblemente existen otros aspectos como la pendiente plana, la distribución adecuada de las lluvias para el cultivo, el manejo hecho por los productores, que son muy homogéneas en la zona de estudio e influyen en esta respuesta.

65

6. CONCLUSIONES

Se observó que en las condiciones en las cuales se llevó el presente estudio, con el uso consecutivo del suelo bajo monocultivo con frìjol voluble relevo maíz, no altera de manera significativa la mayoría de propiedades físicas como químicas las que a su vez se conservan a través de los diferentes tiempos de uso evaluados. La correlación de las variables permitió determinar que existe una alta influencia de la materia orgánica y sus efectos sobre los suelos del estudio, la cual se relaciona con la CIC, los aportes de magnesio, calcio, y nitrógeno. En los suelos estudiados se observó una marcada deficiencia de magnesio con valores que fluctuaron entre 0.28 a 1.41 cmol+/kg-1. La variable penetrabilidad del suelo, a medida que se profundiza en el perfil del suelo y se avanza en el tiempo de uso de los lotes bajo monocultivo, la resistencia mecánica a la penetración es mayor, igual que la humedad. Se evidencio que la producción en el cultivo de frìjol se incrementó a través de los años tiempo hasta los 8 años y después de ellos hasta los 20 decreció pero no en forma significativa, la producción promedio en la zona de estudio y para todos los tiempos de uso supero el promedio nacional.

66

7. RECOMENDACIONES

El componente orgánico dentro de los suelos investigados debe ser una prioridad que se debe seguir fortaleciendo para el mejoramiento de las propiedades físicas, químicas y biológicas y que en la actualidad se hace con la incorporación de la caña de maíz, y los residuos de cosecha del frìjol, además en el manejo agronómico que hacen los productores siempre se incluye la aplicación de diferentes tipos de abonos orgánicos sólidos. Por tal razón conviene el propender por labores culturales dirigidas a un plan de manejo del suelo que incluya el componente orgánico, en especial usando los residuos de cosecha como la cascarilla de frìjol que se obtiene del proceso de trilla, que en las fincas resulta abundante y en la actualidad en un alto porcentaje se quema, perdiendo un potencial orgánico con el cual se puede generar procesos de elaboración de abonos como prácticas de conservación que permitan mejorar algunas propiedades físicas, químicas y biológicas de los suelos, junto con programas de fertilización planificadas técnicamente que suplan los contenidos de nutrientes extraídos por los cultivos de frìjol voluble relevo maíz a través del tiempo. Teniendo en cuenta que la evaluación de las propiedades físicas, químicas y biológicas de los suelo son indicadores para determinar su calidad, se recomienda realizar investigaciones en sistemas de producción diferentes, lo mismo que en diferentes clases de suelos en el Valle de Sibundoy Es importante la continuidad de estudios relacionados con el componente biológico de los suelos, que nos permitan profundizar más sobre el comportamiento de los organismos con diferentes manejos y sus relaciones con las propiedades físicas y químicas

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ANEXOS

75

Anexo A. Encuesta dirigida a agricultores de productores de fríjol (Phaseolus

vulgaris L) con relevo maíz (Zea mays) del municipio de Sibundoy

OBJETIVO: Recopilar la información necesaria para el desarrollo de la investigación: EVALUACIÓN DE ALGUNAS PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE UN SUELO AERIC TROPIC FLUVAQUENTS SOMETIDO A DIFERENTES TIEMPOS DE USOS EN EL SISTEMA FRÍJOL VOLUBLE (Phaseolus vulgaris l) CON RELEVO MAÍZ (Zea mays).

Encuesta N°_______ Fecha ________________ DATOS GEOGRAFICOS

Finca ______________________ Área N° (Has) _________________ Coordenadas __________________ Vereda ______________________ Municipio _____________________ Departamento__________________ IDENTIFICACIÓN DEL ENCUESTADO. Nombre y Apellido ______________________________________Edad _____ Propietario ( ) Arrendatario ( ) Otro ( ) ___________________________________ Área en hectáreas dedicada al cultivo de fríjol con relevo maíz: 1- 3 ( ) 3-5 ( ) 5-10 ( ) más de 10 ( ) Pertenece usted a alguna organización. SI ( ) NO ( ) Cuál ?________________________ Su organización le ofrece servicios de: Capacitación técnica ( ) Administración ( ) Mercadeo ( ) Otro ( ) ¿Cuál?____________________________________________________________ Hace cuantos años siembra fríjol en su finca _______________________________ ¿Hace renovación del cultivo? SI ( ) NO ( ) ¿Por qué?___________________________________

76

Hace rotación de cultivos en el área dedicada a fríjol? Si ( ) NO ( ) ¿Con cuáles? __________________________________________________________________ ¿Con el paso de los años cómo es el comportamiento de los rendimientos de fríjol? ¿A qué causas le define ese comportamiento? _________________________________________________________________ Como son los costos en un lote nuevo con relación a un lote viejo dedicado a cultivar fríjol? Altos ( ) Medio ( ) Bajos ( ) ASPECTOS TÉCNICOS DEL CULTIVO Realiza análisis de suelos en áreas dedicadas al cultivo de fríjol? SI ( ) NO ( ) ¿Por qué? ____________________________________________________________________________________________________________________________________ Para el establecimiento del cultivo que tipo de labranza utiliza y por què? __________________________________________________________________ Labores que realiza al suelo antes y después de sembrar fríjol ____________________________________________________________________________________________________________________________________ ¿Cómo controla las malezas? ____________________________________________________ Aplica enmiendas SI ( ) NO ( ) Porque? ________________________________________ En caso de ser afirmativo:

NOMBRE DOSIS DE APLICACIÓN

SISTEMA DE APLICACIÓN

EPOCA DE APLICACIÓN

¿Aplica fertilizantes al cultivo? SI ( ) NO ( )

77

NOMBRE DOSIS DE APLICACIÓN

SISTEMA DE APLICACIÓN

EPOCA DE APLICACIÓN

Variedades que siembra y área total.

MAIZ AREÁ FRÍJOL AREÁ

¿Qué cantidad de semilla usa por cada variedad sembrada? _________________________________________________________________ ¿De dónde obtiene la semilla? ____________________________________________________ Realiza algún tratamiento a la semilla? SI ( ) NO ( ) Cual? _________________________ ¿Cuál es la distancia entre surcos y plantas que utiliza al sembrar fríjol? __________metros. ¿Qué tipo de plagas se presentan en el cultivo _________________________________________________________________________ ¿En qué épocas? _________________________________________________________________________ ¿Qué control le da? _________________________________________________________ ¿Qué tipo de enfermedades se presentan en el cultivo? ________________________________________________________________ ¿En que épocas? __________________________________________________________________ ¿Qué control le da? __________________________________________________________________ ¿Qué sugerencias hace para poder mejorar el manejo del cultivo?

MUCHAS GRACIAS

78

Anexo B. Resistencia a la penetración (Mpa)

Fuente: Lal (1994).

RESISTENCIA A LA PENETRACIÓN (Mpa)

Resistencia Estimativo Resistencia Limitación

0 – 0.5 0.5 – 1.0 1.0 – 1.5 1.5 – 2.0 2.0 - 2.5 Mayor 2.5

Muy bajo Bajo

Media Alta

Muy alta Extrema

Menor 1.0 1.0 – 1.5

1.5 – 2.0 2.0 - 2.5 Mayor 2.5

Ninguna Ligera

Moderada Severa

Extrema

79

Anexo C. Promedio por lote de la resistencia a la penetración en Mpa y humedad

gravimétrica (%) al momento del muestreo, en función del tiempo de uso del suelo

bajo monocultivo de fríjol relevo maíz.

BOSQUE REPETICIÓN 1 2 3

Profundidad

Promedio Mpa

Humedad

(%)

Promedio

Mpa

Humedad

(%)

Promedio

Mpa

Humedad

(%)

0 0,625 15 0,7 5 0,475 12

5 0,8 17 0,85 10 0,575 17

10 0,8 19 0,925 13 0,6 21

15 0,8 25 0,975 19 0,675 24

20 0,875 30 0,775 28 0,725 27

25 0,875 35 0,7 31 0,625 29

2 AÑOS 1 2 3

Profundidad

Promedio Mpa

Humedad

(%)

Promedio

Mpa

Humedad

(%)

Promedio

Mpa

Humedad

(%)

0 0,75 15 0,5 21 0,525 12

5 0,725 17 0,65 23 0,675 15

10 0,75 20 0,75 27 0,775 17

15 0,875 23 0,875 30 0,85 22

20 0,775 26 0,825 35 0,975 26

25 0,825 31 0,875 43 0,975 35

4 AÑOS 1 2 3

Profundidad Promedio

Mpa Humedad

(%) Promedio

Mpa Humedad

(%) Promedio

Mpa Humedad

(%)

0 0,675 23 0,75 14 0,45 11

5 0,775 26 0,95 17 0,575 14

10 0,75 28 0,95 19 0,625 17

15 0,825 30 0,85 21 0,775 18

20 0,875 32 0,85 23 0,825 20

25 0,925 31 0,975 25 0,875 23

6 AÑOS 1 2 3

Profundidad Promedio

Mpa

Humedad

(%)

Promedio

Mpa

Humedad

(%)

Promedio

Mpa

Humedad

(%)

0 0,525 13 0,875 11 0,875 9

5 0,725 18 1 15 1,075 14

10 0,85 22 1 19 1,05 16

15 0,9 24 1,025 23 1,05 21

20 0,975 26 1,025 28 1 23

25 0,975 28 0,95 30 0,925 24

8 AÑOS 1 2 3

Profundidad Promedio

Mpa Humedad

(%) Promedio

Mpa Humedad

(%) Promedio

Mpa Humedad

(%)

0 1,05 8 1,825 13 1,225 20

5 1,175 14 1,7 16 1,3 21

10 1,175 19 1,8 18 1,425 23

15 1,325 20 1,9 21 1,55 25

20 1,325 25 2,05 23 1,575 28

25 1,225 27 2,075 25 1,575 32

80

12 AÑOS 1 2 3

Profundidad Promedio

Mpa Humedad

(%) Promedio

Mpa Humedad

(%) Promedio

Mpa Humedad

(%)

0 1,475 18 1,425 15 1 18

5 1,625 25 1,6 13 1,15 20

10 1,625 27 7,325 17 1,325 24

15 1,55 32 1,75 20 1,625 25

20 1,475 37 1,8 23 1,6 27

25 0,825 31 1,7 26 1,625 29

15 AÑOS 1 2 3

Profundidad Promedio

Mpa Humedad

(%) Promedio

Mpa Humedad

(%) Promedio

Mpa Humedad

(%)

0 1,075 24 0,675 27 1,025 15

5 1,125 26 0,85 29 1,25 21

10 1,2 27 1,075 31 1,45 25

15 1,475 29 1,375 32 1,8 31

20 1,6 30 1,325 35 1,825 35

25 1,875 38 1,35 39 1,625 37

18 AÑOS 1 2 3

Profundidad Promedio

Mpa Humedad

(%) Promedio

Mpa Humedad

(%) Promedio

Mpa Humedad

(%)

0 1,7 25 1,875 16 1,225 13

5 1,975 27 2,175 23 1,45 19

10 1,925 33 2,175 27 1,5 23

15 2,125 37 2,175 29 1,85 29

20 1,9 41 2,125 31 1,8 33

25 1,925 47 1,75 34 1,775 35

20 AÑOS 1 2 3

Profundidad Promedio

Mpa Humedad

(%) Promedio

Mpa Humedad

(%) Promedio

Mpa Humedad

(%)

0 1,425 21 1,375 18 1,35 21

5 1,7 24 1,575 26 1,6 23

10 1,7 27 1,85 30 1,775 25

15 1,95 31 2,175 33 1,925 28

20 1,95 33 2,225 35 1,925 33

25 1,825 37 2,075 39 1,825 41

81

Anexo D. Clasificación de la conductividad hidráulica

Conductividad Hidráulica

cm/hora Interpretación

< 0.1 0.1 – 0.5 0.5 – 1.6 1.6 – 5.0 5.0 – 12 12 – 18 > 18

Muy lenta Lenta

Moderadamente lenta Moderada

Moderadamente rápida Rápida

Muy rápida

Fuente: IGAC (1990)

82

Anexo E. Niveles críticos para materia orgánica en los suelos.

Fuente: Castro y Gómez (2013).

INTERPRETACIÓN (%)

Clima Bajo Medio Alta

Frio Medio Cálido

< 5 < 3

< 1.5

5 – 10 3 - 5 1.5 - 3

> 10 > 5 > 3

83

Anexo F. Cálculo del coeficiente de variación para la selección de las variables de

mayor peso estadístico.

Media Desviación estándar

Coeficiente de

variación 100%

pH, Potenciómetro: suelo: agua (1:1) 5,43 ,29 0,053 5,344345

Materia Orgánica 5,99 1,91 0,319 31,91597

Fósforo disponible 36,89 20,82 0,564 56,44136

Capacidad Intercambio Catiónico (CIC)

20,86 4,66 0,223 22,33429

Calcio de Cambio 4,97 3,57 0,719 71,90927

Magnesio de Cambio 0,57 ,47 0,828 82,82834

Potasio de Cambio 0,38 ,18 0,473 47,29272

Nitrógeno Total 0,23 ,07 0,311 31,06413 Carbono Orgánico 3,48 1,11 0,319 31,85012

Ca:Mg 9,48 4,28 0,451 45,13222

Mg:K 1,41 ,61 0,429 42,93158

K:Mg 0,82 ,29 0,361 36,0917

Ca:K 13,18 6,97 0,529 52,87311

(Ca+Mg)/K 14,59 7,28 0,499 49,89597 Porcentaje de arenas (%) 69,41 9,92 0,143 14,29779

Porcentaje de limos (%) 18,33 6,03 0,329 32,91235

Porcentaje de arcillas (%) 12,26 6,75 0,551 55,09017

Densidad Aparente 0,58 ,07 0,118 11,79431

Densidad Real 2,40 ,15 0,063 6,323757

Porosidad % 74,48 4,12 0,055 5,525228 Microporosidad 28,25 6,66 0,236 23,55862

Macroporosidad 15,16 2,60 0,172 17,16811

Mesoporosidad 6,62 4,39 0,664 66,35522

Estabilidad de agregados (Yoder) 2,24 ,13 0,060 5,979509

Distribución de agregados (Shaker) 1,93 ,73 0,377 37,65739

Humedad gravimétrica % (s) 73,43 9,31 0,127 12,67979 Humedad volumétrica % (s) 55,12 6,90 0,125 12,51263

84

Anexo G. Agrupamiento de los suelos con base en los promedios y desviación

estándar de las variables más sobresalientes.

GRUPO PROMEDIO DESV. ESTÁNDAR VARIABLES QUE

CARACTERIZAN EL GRUPO

1

Grupo General Grupo General

1.32 0.57 0.58 0.46 Magnesio de cambio

2.43 1.41 0.66 0.59 Relación Mg:K

10.41 4.97 2.90 3.51 Calcio de cambio

35.03 28.25 1.85 6.53 Microporosidad

21.68 15.59 3.68 7.14 Relación (Ca+Mg)/K 0.56 0.38 0.19 0.18 Potasio de cambio

2.04 6.62 1.67 4.31 Mesoporosidad

0.46 0.82 0.12 0.29 Relación K:Mg

1184.40 2424.33 1452.78 909.14 Productividad

2

1.06 0.82 0.27 0.29 K:Mg

6.59 13.18 2.28 6.84 Ca:K

7.59 14.59 2.36 7.14 (Ca+Mg)/K 3 14.79 9.48 3.22 4.20 Ca:Mg

4

11.48 6.62 2.62 4.31 Mesoporosidad

17.06 15.16 1.91 2.55 Macroporosidad

2.41 4.97 1.03 3.51 Ca

4.61 5.99 0.88 1.88 Materia orgánica

2.67 3.48 0.51 1.09 Carbono orgánico

0.18 0.23 0.04 0.07 Nitrógeno total

1.36 1.93 0.51 0.71 Distribución de agregados 0.22 0.38 0.05 0.18 Potasio de cambio

16.41 20.86 2.36 4.57 CIC

21.64 28.23 4.47 6.53 Microporosidad

85

Anexo H. Plano Zona de Estudio

86

Anexo I. Coordenadas sitios de muestreo

Tiempo Uso Años

Propietario Ubicación Coordenadas

Long X_Plana Y_Plana

0 Clementina Mueses (Bosque 1)

Las Palmas 623212,109287 1016286,68636 76º 55' 52,216" W

0 María Transito Chicunque

(Bosque 2) Las Palmas 623275,800920 1016293,58334 76º 55' 51,992" W

0 Artesanías (Bosque 3) Las Palmas 623354,754299 1016345,22050 76º 55' 50,322" W

2 Ernesto Rodríguez Las Palmas 623908,504696 1016160,55122 76º 55' 56,294" W

2 Benigno Jojoa Las Palmas 623970,762101 1016228,77224 76º 55' 54,088" W

2 Alonso Rojas Sagrado Corazón

624004,395169 1016568,44516 76º 55' 43,100" W

4 Hernando Gómez Las Palmas 623237,605289 1015377,28515 76º 56' 21,631" W

4 Rosalba Rivera Palmas Bajas 623755,556349 1015719,60515 76º 56' 10,558" W

4 José Duarte Luna Las Palmas 623800,042147 1016379,47587 76º 55' 49,213" W

6 Ángel Mejía Sotanjoy 623422,964489 1016067,64469 76º 55' 59,300" W

6 Felipe Toro Sagrado

Corazón 623915,380215 1016532,05625 76º 55' 44,278" W

6 German Josa Sagrado Corazón

623527,751364 1017391,83859 76º 55' 16,468" W

8 Segundo Goyes Sotanjoy 624177,279141 1015511,90573 76º 56' 17,275" W

8 Ignacio Burbano España Vereda las

Palmas 624114,599342 1015828,99037 76º 56' 7,019" W

8 Jorge López Sotanjoy 623481,675952 1015992,62815 76º 56' 1,727" W

12 Mauro Enrique Narváez Palmas Bajas 623659,353712 1015674,64656 76º 56' 12,012" W

12 Luis Dorado Palmas Bajas 623259,959337 1015730,53757 76º 56' 10,205" W

12 Salvador Chasoy Las Palmas 624129,661976 1016293,09272 76º 55' 52,007" W

15 Luis de la Cruz Sagrado corazón

623703,622372 1016411,86813 76º 55' 48,166" W

15 Josué Rosero Sagrado Corazón

623643,136111 1016380,70852 76º 55' 49,174" W

15 Samuel Burbano San Félix 623083,152958 1017817,34901 76º 55' 2,705" W

18 Maximino Moncayo Palmas bajas 623528,647787 1015553,56329 76º 56' 15,929" W

18 Luis Alfonso Jacanamejoy Sotanjoy 623451,058460 1016217,67018 76º 55' 54,448" W

18 Luis Alfonso Jacanamejoy Sotanjoy 623511,440182 1016362,79691 76º 55' 49,753" W

20 Edwar Díaz Palmas Bajas 624052,130924 1015954,20131 76º 56' 2,969" W

20 Eduardo Díaz Palmas Bajas 624041,632350 1016069,83814 76º 55' 59,228" W

20 Felipe Toro Sagrado Corazón

623727,288671 1016471,85534 76º 55' 46,225" W